Die Skizze zeigt ein Elektroauto von unten: Zu sehen sind der Lithium-Ionen-Akku im Fahrzeugboden sowie der Elektromotor des E-Autos.

Was für einen Motor hat ein Elektroauto?

In E-Autos und Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen übernehmen Elektromotoren die Aufgabe, die in der Lithium-Ionen-Batterie gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung zu verwandeln. So ein System besteht immer aus drei Komponenten: der Batterie, der Leistungselektronik und dem Motor. Alle drei zusammen bestimmen die Leistungsfähigkeit.

In E-Autos und Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen übernehmen Elektromotoren die Aufgabe, die in der Lithium-Ionen-Batterie gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung zu verwandeln. So ein System besteht immer aus drei Komponenten: der Batterie, der Leistungselektronik und dem Motor. Alle drei zusammen bestimmen die Leistungsfähigkeit.

Elektromotoren in Elektroautos …

  •  sind effizient,
  •  wandeln Strom in Bewegung um,
  •  können Bewegungsenergie zurückgewinnen.

Wer zum ersten Mal mit einem E‑Auto fährt, könnte sich über das kaum wahrnehmbare Motorgeräusch wundern. Mit Zauberei hat der Antrieb jedoch nichts zu tun. 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 jeden 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 erzeugen, sind Elektroautos lokal CO2-frei unterwegs.

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.

Kein komplexes Getriebe nötig: hohes Drehmoment aus dem Stand

Elektromotoren können in einem viel breiteren Drehzahlbereich genutzt werden als Verbrennungsmotoren. Das maximale Drehmoment liegt bereits aus dem Stand an – die beeindruckende Zugkraft steht demnach vollständig von Beginn an bereit. Aus diesem Grund benötigen Modelle mit Elektroantrieb weder Kupplung noch Schaltgetriebe. In der Regel wird jedoch ein effizientes Untersetzungsgetriebe mit fester Übersetzung (nur ein Gang) genutzt. Übrigens: Weil E-Maschinen in beiden Richtungen laufen können, brauchen Elektroautos auch nicht zwingend einen separaten Rückwärtsgang.

Schnittmodell des 1-Gang-Getriebes von Volkswagen
Das kompakte Untersetzungsgetriebe deckt alle Fahrsituationen mit einem Gang ab.

Der Elektromotor im Elektroauto: wartungsarm und effizient

Einen regelmäßigen Ölwechsel oder einen Zahnriemenwechsel kennen Fahrerinnen und Fahrer von E-Autos nicht. Zudem sorgt die Rekuperationsfunktion dafür, dass Bremsscheiben und -beläge bei E-Autos weniger beansprucht werden. Die Wartungskosten können so etwa 30 bis 40 Prozent unter denen eines vergleichbaren Modells mit Verbrennungsmotor liegen.

Weil E-Motoren ausgesprochen reibungsarm arbeiten und sich weniger erhitzen als Verbrenner, entstehen kaum Energieverluste. Motoren von E-Fahrzeugen erreichen einen sehr hohen Wirkungsgrad – die ermittelten Werte reichen von 80 bis über 90 Prozent. Das bedeutet, dass nur eine geringe Menge der zugeführten Energie nicht für die Fortbewegung genutzt wird. Der WirkungsgradOpens an external link ist eine physikalische Größe und beschreibt das Verhältnis von zugeführter zu tatsächlich genutzter Energie.

Synchron oder asynchron: E-Motor ist nicht gleich E-Motor

Moderne Elektroautos haben heute Synchron- oder Asynchronmotoren an Bord. Der Unterschied liegt in der Funktionsweise des Rotors: Beim Synchronmotor folgt er gleichzeitig dem magnetischen Drehfeld des Stators – also synchron. Beim Asynchronmotor hingegen folgt er dem Stator zeitlich verzögert, daher asynchron. 

Synchronmotoren haben den Vorteil, dass sie über eine höhere Leistungs- und Drehmomentdichte verfügen. Asynchronmotoren sind etwas einfacher aufgebaut und kostengünstiger herzustellen – auch deshalb, weil für ihre Produktion keine seltenen Erden benötigt werden und die Regelelektronik weniger komplex ist. E-Maschinen dieses Typs erzielen jedoch einen etwas niedrigeren Wirkungsgrad und sind größer und schwerer.

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 (permanent erregte Synchronmaschine). Seine wichtigste Stärke ist die Effizienz: In den allermeisten Fahrsituationen liegt der Wirkungsgrad deutlich über 90 Prozent.

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 Kilogramm, inklusive Getriebe und Leistungselektronik, mit denen er einen Block 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.

Alles ist möglich: Vorder-, Hinter- 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 Dual-Motor-Allradantrieb – wie zum Beispiel beim ID.4 GTX (Stromverbrauch in kWh/100 km: kombiniert 18,2-16,3; CO2-Emission in g/km: 0; Effizienzklasse: A+).

Eine weitere technische Möglichkeit, um einen 4x4-Antrieb zu erreichen, ist der Einzelradantrieb. Hier wird jedes einzelne Rad 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.

1.
ID.4: Stromverbrauch kombiniert: 17,5–15,5 kWh/100 km (NEFZ); CO2-Emission in g/km: 0; Effizienzklasse: A+
2.
Bildliche Darstellungen können vom Auslieferungszustand abweichen.

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Volkswagen AG Disclaimer

3.
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.
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