Wenn es um die Zukunft der individuellen Mobilität geht, führt in letzter Konsequenz kaum ein Weg an Elektrofahrzeugen vorbei. Obwohl die Technik dazu schon im 19. Jahrhundert erfunden und in die Praxis umgesetzt wurde, kam die ernstzunehmende Serienproduktion erst vor rund 25 Jahren ins Rollen.
Zahlreiche Menschen sehen in der Technik hinter den E-Autos noch vielfach ein Rätsel verborgen. Für die meisten Verbraucher ist es selbstverständlich, ab und zu einen Blick unter die Motorhaube eines Verbrenners zu werfen. Man erkennt den Vergaser, die Benzinleitung, die Kolben, das Getriebe und andere Bestandteile. Bei einem E-Auto sieht die Architektur im Motorraum aber vollkommen anders aus. Zudem ist es verboten, einfach so in den Motorraum eines E-Autos zu blicken. Selbst erfahrene Mechanikerinnen und Mechaniker benötigen dafür eine eigene Ausbildung. Der Grund ist hoch spannend, sozusagen HIGH VOLTAGE!
Die Funktionsweise eines E-Autos
Wie bei jedem Auto ist auch hierbei das Herzstück der Motor. Angetrieben wird dieser durch Strom. Dieser Strom stammt aus einem meist im Boden des Fahrzeugs verbauten Akku. Im Elektromotor wird die elektrische Energie durch die Erzeugung von Magnetfeldern in mechanische Energie umgewandelt. Die Magnetfelder erzeugen dadurch Kraft, indem sie sich entweder anziehen oder abstoßen. Über diese abwechselnde Arbeit wird das E-Auto angetrieben.
Die wichtigsten Bauteile und Komponenten eines E-Autos
Viele Bauteile zwischen E-Auto und einem Verbrenner unterscheiden sich nicht. Die Sitze sind gleich, ebenso die Servolenkung oder auch die Scheibenwischer. Aber andere Bauteile unterscheiden sich erheblich. Speziell beim Motor und beim Tank sind gravierende, die Fahrzeuge definierende Unterschiede festzustellen. Die wichtigsten Bauteile eines E-Autos sind die Hochvoltbatterie, die Niedervoltbatterie, der E-Motor an sich und der Ladeanschluss.
Hochvoltbatterie bei E-Autos
Der Energiespeicher in einem E-Auto ist die Hochvoltbatterie. Im Vergleich zu einem Auto mit Verbrennungsmotor ist die Hochvoltbatterie am ehesten mit dem Sprit-Tank zu vergleichen. Die meisten Autofahrer nennen diese Batterie einfach Akku. Über die Speicherkapazität dieses Akkus definiert sich die Reichweite des E-Autos. Die Hochvoltbatterie ist jener Bauteil, der über eine Wallbox oder eine Ladesäule aufgeladen wird.
Bemisst man den Geldwert jeder einzelnen Komponente eines E-Autos, ist die Hochvoltbatterie die teuerste. In aktuelle E-Auto-Typen werden überwiegend sogenannte Lithium-Ionen-Akkus eingebaut. Diese haben viele Vorteile. Lithium-Ionen-Akkus sind langlebig, können mehr Strom als andere Batterien speichern und laden schnell. Von der Leistungsstärke und der Qualität der Hochvoltbatterie hängt zum Großteil der Preis für ein E-Auto ab.
Niedervoltbatterie bei E-Autos
Die Bordelektronik würde den Starkstrom aus dem Akku nicht vertragen. Daher sind in alle E-Fahrzeuge zusätzlich Niedervoltbatterien eingebaut. Über diese werden unter anderem die Beleuchtung, das Radio, der Tempomat oder auch die Scheibenwischer mit Energie versorgt. Niedervoltbatterien sind ebenso in der Lage, Energie, die durch sogenannte Rekuperation beim Bremsen erzeugt wird, zu speichern.
Elektromotor bei E-Autos
Wie bereits erwähnt, stecken in allen E-Autos Elektromotoren. Diese auch synchrone Wechselstrommotoren genannten Antriebe bestehen nicht nur aus den beiden Elektromagneten, sondern auch aus dem Stator und dem Rotor. Wie der Name vermuten lässt, ist der Stator unbeweglich – er ist statisch. Er generiert durch einen Gleichstromfluss ein konstantes Magnetfeld. Der bewegliche, drehbare Rotor ist dafür zuständig, sein eigenes Magnetfeld durch Wechselstrom herzustellen. Das konstante Magnetfeld hat immer die gleiche Ladung, während sich jene des anderen intervallartig ändert. Damit entsteht ein sich abwechselndes Anziehen und Abstoßen. Über die Leistungselektronik erhält der Motor die richtige Dosis Energie. Denn der Strom muss in der richtigen Stärke und in der korrekten Frequenz bereitgestellt werden.
Ladeanschluss
Die gesamte Energie, die aus der Hochvoltbatterie für den Antrieb des E-Fahrzeugs benötigt wird, wird über einen Stecker als Ladeanschluss zugeführt. In der Regel befindet sich der Ladeanschluss, ganz ähnlich wie bei Verbrennern der Tankdeckel, unterhalb einer Klappe, die seitlich am Wagen zu finden ist. Es obliegt dem Fahrzeughalter, ob er sein E-Auto über eine Steckdose, eine Wallbox oder eine Ladesäule lädt. Der Nachteil bei einer Steckdose ist der Zeitfaktor – man benötigt so durchschnittlich acht bis zehn Stunden.
Anders als bei Verbrennern stellen zum Beispiel die öffentliche Hand oder auch viele Arbeitgeber Ladestationen für E-Autos zur Verfügung. In der Regel wird hier entweder über die Ladezeit oder die Lademenge abgerechnet.
