Ein schwarzer Volkswagen ID.3 auf einem Parkplatz

Getriebe in Elektroautos: Stromern reicht ein Gang

Vom Anfahren übers kraftvolle Beschleunigen bis zum Erreichen der Höchstgeschwindigkeit kommen Elektroautos ohne Gangwechsel aus. Wir erklären, warum das so ist und weshalb Hersteller dennoch nicht auf ein Getriebe verzichten.  (Bild: JP-Photodesign)

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ID.3: Stromverbrauch kombiniert: 15,6–13,1 kWh/100 km (NEFZ); CO2-Emission kombiniert: 0 g/km; Effizienzklasse: A+++

Vom Anfahren übers kraftvolle Beschleunigen bis zum Erreichen der Höchstgeschwindigkeit kommen Elektroautos ohne Gangwechsel aus. Wir erklären, warum das so ist und weshalb Hersteller dennoch nicht auf ein Getriebe verzichten.  (Bild: JP-Photodesign)

Kein Schalten, kein Geklapper, stattdessen voller Fahrkomfort: Längst sind die vom Bahnradsport bekannten Singlespeed-Bikes im Straßenverkehr angekommen. Mit nur einem Gang flitzen die minimalistischen Fahrräder bevorzugt durch die Städte. In der E-Mobility ist es genauso – und für viele daher erst einmal gewöhnungsbedürftig. Die meisten Elektroautos wie der ID.3 oder ID.4 von Volkswagen kommen ganz ohne Gangschaltung aus. Warum eigentlich? 

Elektroautos mit Ein-Gang-Getriebe …

    … haben das volle Drehmoment vom Start weg zur Verfügung.

    … nutzen ein breites Drehzahlband.

    … passen die Motordrehzahl über eine feste Übersetzung an.

Wer schon mal ein Elektroauto gefahren ist, vielleicht bei einer Probefahrt, hat sich beim Druck aufs Fahrpedal bestimmt über die unmittelbare Reaktion des Antriebs gefreut. Und damit einen der großen Vorzüge von elektrisch betriebenen Fahrzeugen kennengelernt. Aus dem Stand heraus steht E-Autos das volle Drehmoment des Motors zur Verfügung, mit dem sie besser beschleunigen als mancher Sportwagen.  

Etwas vereinfacht dargestellt ist das Drehmoment die Kraft, mit der die Antriebswelle des Fahrzeugs gedreht wird. Angegeben wird es in Newtonmeter (Nm). Gemeinsam mit der Drehzahl des Motors bestimmt das Drehmoment die Leistung des Autos, die man in Kilowatt (kW) oder Pferdestärken (PS) misst.

Ändert sich die Drehzahl des Antriebs, wirkt sich das auf das Drehmoment aus. Bei Autos mit Verbrennungsmotoren ist das deutlich zu spüren. Deren Drehmoment steigt zunächst mit der Drehzahl, erreicht im mittleren Bereich das Maximum und sinkt dann wieder ab. Das macht den Einsatz von Getrieben mit mehreren Gängen in den Fahrzeugen erforderlich. Niedrige Gänge sollen ein kraftvolles Anfahren und zügiges Beschleunigen des Autos gewährleisten, hohe Gänge ein schnelles Fahren bei mittlerer Drehzahl, etwa auf der Autobahn. 

Elektromotoren: sofort volles Drehmoment verfügbar

Elektrisch betriebene Motoren dagegen bringen das volle Drehmoment vom Start weg auf die Straße. Mehr noch, sie können die Kraft auch über ein breites Drehzahlband hinweg nutzen – wobei der Stromverbrauch überproportional zur Drehzahl steigt. Die volle Leistung steht nur mit voller Batterie zur Verfügung. Das „nutzbare Drehzahlband“ meint den Drehzahlbereich, in dem das Drehmoment für den jeweiligen Anwendungsbereich des Fahrzeugs ausreichend ist. Entsprechend ist in einem reinen Elektroauto kein mehrstufiges Schalt- oder Automatikgetriebe erforderlich. Nicht einmal fürs Rückwärtsfahren benötigen E-Autos einen Gang, denn dafür ändert der Elektromotor einfach seine Drehrichtung.

Allerdings muss die Motordrehzahl in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug über eine feste Übersetzung angepasst werden. Da sich die maximale Leistung aus Elektromotoren erst bei 15.000 Umdrehungen pro Minute und mehr herauskitzeln lässt, verfügen Elektroautos über Untersetzungsgetriebe, meist im Verhältnis 10:1. Auf zehn Motorumdrehungen kommt somit eine Umdrehung der Antriebswelle.  

So ist es auch beim ID.3. Dort erzeugt die rund zehnfache Übersetzung ein kraftvolles Drehmoment. Über einen weiten Bereich können die E-Fahrzeuge auf 310 Nm zurückgreifen. Für die Höchstgeschwindigkeit von 160 Stundenkilometern beim ID.3 58 kWh (Stromverbrauch kombiniert: 15,6–13,4 kWh/100 km (NEFZ); CO₂ Emissionen kombiniert: 0 g/km; Effizienzklasse A+++) läuft der Motor mit 16.000 Umdrehungen pro Minute.  

Bei der Kraftübertragung setzt Volkswagen auf ein kompaktes Ein-Gang-Getriebe, in dem sich aus Platzgründen zwei kleinere Zahnräder statt eines großen befinden. Insgesamt ist das Getriebe des Fahrzeugs recht simpel aufgebaut. Dabei sind weniger Komponenten gut für die Wartung und bedeuten auch weniger Gewicht, was der Reichweite des E-Autos zugutekommt. 

Das Interieur eines VW ID.3
Wer eine Gangschaltung gewohnt ist, greift im Innenraum des ID.3 (Stromverbrauch kombiniert: 15,6–13,1 kWh/100 km (NEFZ); CO2-Emission kombiniert: 0 g/km; Effizienzklasse: A+++) ins Leere.

Höchste Genauigkeit beim Getriebebau

Während der Aufbau des Ein-Gang-Getriebes im Auto also kein Kopfzerbrechen bereitet, erwächst an anderer Stelle eine neue Herausforderung. Der elektrische Antrieb verrichtet seine Arbeit äußerst leise. Entsprechend fällt jedes Störgeräusch im Fahrzeug sofort unangenehm auf. Umso wichtiger ist es, die Teile des Getriebes mit größtmöglicher Präzision zu fertigen. Sie sollen den Geräuschkomfort im Auto schließlich nicht beeinträchtigen.  

Beim Bau von ID.3 und ID.4 verwendet Volkswagen seinen Modularen E-Antriebs-Baukasten (MEB). Der wurde speziell auf die Anforderungen von E-Fahrzeugen hin entwickelt, zum Beispiel im Hinblick auf Gewicht, Achsen und Antrieb. Standardmäßig befindet sich das Getriebe im MEB zusammen mit Motor und Leistungselektronik an der Hinterachse. Die Leistungselektronik sorgt dafür, dass der Wagen bei sehr hohen Drehzahlen seine maximale Leistung erreichen kann. 

Zwei-Gang-Getriebe könnte Reichweite erhöhen  

In Stein gemeißelt ist das Ein-Gang-Getriebe für Elektroautos aber nicht. Schon jetzt greift man teilweise auf Getriebe mit zwei Gängen zurück, wenn etwa eine extreme Beschleunigung genauso gewünscht ist wie eine sehr hohe Endgeschwindigkeit. Bei einigen Nutzfahrzeugen sind zwei Gänge ebenfalls durchaus üblich. 

Doch auch im Alltag scheinen zwei Gänge für Elektroautos alles andere als ausgeschlossen. Zwar haben Elektromotoren den Verbrennungsmotoren durch ihren hohen Wirkungsgrad bereits jetzt schon einiges voraus. Während Benziner und Diesel eine Effizienz von gerade mal 40 Prozent erreichen, setzen E-Motoren gut 90 Prozent der elektrischen Energie aus den Lithium-Ionen-Akkus in Bewegung um. 

Ihr Optimum erreichen sie jedoch auch nur in einem bestimmten Drehzahlbereich. Zudem ist eine höhere Reichweite von elektrisch angetriebenen Autos ohnehin eines der wichtigsten Ziele in der Elektromobilität. Ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis könnte Abhilfe schaffen, schließlich ließe sich der Stromverbrauch mit einem zweiten Gang reduzieren und eine Steigerung der Reichweite pro Batterieladung ermöglichen. 

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ID.4: Stromverbrauch (kombiniert): 17,5–15,5 kWh/100 km (NEFZ); CO2-Emission in g/km: 0; Effizienzklasse: A+++
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  • Die angegebenen Verbrauchs- und Emissionswerte wurden nach den gesetzlich vorgeschriebenen Messverfahren ermittelt. Seit dem 1. September 2017 werden bestimmte Neuwagen bereits nach dem weltweit harmonisierten Prüfverfahren für Personenwagen und leichte Nutzfahrzeuge (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, WLTP), einem realistischeren Prüfverfahren zur Messung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen, typgenehmigt. Ab dem 1. September 2018 wird der WLTP schrittweise den neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) ersetzen. Wegen der realistischeren Prüfbedingungen sind die nach dem WLTP gemessenen Kraftstoffverbrauchs- und CO2-Emissionswerte in vielen Fällen höher als die nach dem NEFZ gemessenen. Dadurch können sich ab 1. September 2018 bei der Fahrzeugbesteuerung entsprechende Änderungen ergeben. Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen WLTP und NEFZ finden Sie unter www.volkswagen.de/wltp.

    Aktuell sind noch die NEFZ-Werte verpflichtend zu kommunizieren. Soweit es sich um Neuwagen handelt, die nach WLTP typgenehmigt sind, werden die NEFZ-Werte von den WLTP-Werten abgeleitet. Die zusätzliche Angabe der WLTP-Werte kann bis zu deren verpflichtender Verwendung freiwillig erfolgen. Soweit die NEFZ-Werte als Spannen angegeben werden, beziehen sie sich nicht auf ein einzelnes, individuelles Fahrzeug und sind nicht Bestandteil des Angebotes. Sie dienen allein Vergleichszwecken zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen. Zusatzausstattungen und Zubehör (Anbauteile, Reifenformat usw.) können relevante Fahrzeugparameter, wie z. B. Gewicht, Rollwiderstand und Aerodynamik, verändern und neben Witterungs- und Verkehrsbedingungen sowie dem individuellen Fahrverhalten den Kraftstoffverbrauch, den Stromverbrauch, die CO2-Emissionen und die Fahrleistungswerte eines Fahrzeugs beeinflussen.

    Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und den offiziellen, spezifischen CO2-Emissionen neuer Personenkraftwagen können dem „Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen“ entnommen werden, der an allen Verkaufsstellen und bei der DAT Deutsche Automobil Treuhand GmbH, Hellmuth-Hirth-Str. 1, 73760 Ostfildern-Scharnhausen (www.dat.de/co2) unentgeltlich erhältlich ist.

    Effizienzklassen bewerten Fahrzeuge anhand der CO2-Emissionen unter Berücksichtigung des Fahrzeugleergewichts. Fahrzeuge, die dem Durchschnitt entsprechen, werden mit D eingestuft. Fahrzeuge, die besser sind als der heutige Durchschnitt werden mit A+++, A++, A+, A, B oder C eingestuft. Fahrzeuge, die schlechter als der Durchschnitt sind, werden mit E, F oder G beschrieben. Die hier gemachten Angaben beziehen sich jeweils auf die EG-Typgenehmigung des gewählten Modells und dessen Serienausstattung gem. Richtlinie 2007/46/EG. Von Ihnen im Zuge der Konfiguration gewählte Sonderausstattung kann dazu führen, dass Ihr konfiguriertes Modell aufgrund der gewählten Ausstattung einem anderen genehmigten Typ entspricht, als dies ohne gewählte Sonderausstattung der Fall wäre. Daraus können sich Abweichungen der Angaben für Ihr konfiguriertes Modell ergeben. Bei den angegebenen CO2-Werten handelt es sich um die Werte, die im Rahmen der Typgenehmigung des Fahrzeugs ermittelt wurden.