Nachhaltig und schadstofffrei ist das Elektroauto ein weltweiter Trend. Diese Fahrzeuge werden auf den Produktionsbändern der wichtigsten Autohersteller immer präsenter und werden sehr bald die Mehrheit in den vier Ecken der Welt werden. Aber haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, wie ein Elektroauto funktioniert?

Obwohl die Batterie die wichtigste Komponente in dieser Art von Autos ist, gibt es viele andere Komponenten und Technologien, die für den Betrieb eines Elektroautos von grundlegender Bedeutung sind.

Um zu versuchen, einen Makroblick auf das Thema zu geben, die Canaltech sprach mit Vertretern einiger Autohersteller, die bereits Hybrid- oder 100% elektrische Modelle in ihren Linien haben. JAC Motors und Volkswagen haben auf den Bericht reagiert und erklären didaktisch, warum Elektroautos der Renner auf dem Automobilmarkt sind.

Grundlagen zum Elektroauto

Bevor wir tiefer in das Thema eintauchen, haben wir Ingenieure von JAC Motors und Volkswagen um eine grundlegende Erklärung gebeten, wie ein Elektroauto funktioniert.

„Der Elektromotor eines Autos funktioniert durch einen physikalischen Prozess. Es besteht darin, mithilfe eines Stroms ein Magnetfeld im Gehäuse (dem ‚Stator‘) zu erzeugen, dessen Bewegung ein rotierendes Teil (den ‚Rotor‘) in Bewegung setzt“, erklärte die Konstruktionsabteilung von JAC Motors gegenüber dem Bericht von Canaltech.

„Im Gegensatz zu Autos mit Verbrennungsmotor, die an Tankstellen betankt werden, können Elektroautos an Schnellladestationen (Gleichstrom – DC) und zu Hause an herkömmlichen Wechselstromsteckdosen (Wechselstrom) aufgeladen werden. Dafür haben diese Fahrzeuge Wechsel- und Gleichstromumrichter“, ergänzt die Volkswagen-Abteilung.

Batterie, das Herzstück des Elektroautos

Ein weiterer wichtiger Punkt beim Elektroauto ist, die Bedeutung der Batterie zu verstehen. Und es ist nicht übertrieben zu sagen, dass es praktisch den Gesamtpreis des Fahrzeugs kostet. Warum es jedoch so wertvoll ist, lässt sich vielleicht am besten in den Worten der Konstruktionsabteilung von JAC erklären, die in Brasilien eine komplette Familie von Elektrofahrzeugen zum Verkauf anbietet.

„Das Hochspannungsbatteriepaket besteht aus mehreren Modulen, und diese Module bestehen aus Tausenden von Lithium-Ionen-Zellen. Die bekanntesten Zelltypen sind zylindrische, prismatische und Beutelzellen. Und zum Kühlen und Heizen der Zellen verfügt das Pack über ein Netzwerk aus Rohren und Flachstücken, durch die die Flüssigkeit fließt und die Temperatur steuert.“

Im Fall von Volkswagen-Fahrzeugen wie ID.3 und ID.4 wies die Konstruktionsabteilung darauf hin, dass „die Batterie bei allen Modellen, die auf der MEB-Plattform gebaut wurden, unter dem Boden positioniert ist, ausschließlich für Elektroautos, was eine bessere Nutzung des Fahrgasts ermöglicht Laderaum und Gewichtsverteilung“.

Das „Gehirn“ der Batterie

Das Herz des Elektroautos hat ein Gehirn. Als BMS (Battery Management System) bezeichnet, ist es im Grunde bei allen Marken gleich, die mit Elektrofahrzeugen in ihren Linien arbeiten. Und wie funktioniert es? Auch hier verlassen wir uns freundlicherweise auf die technische Abteilung des chinesischen Herstellers, um Ihnen die richtige Erklärung zu liefern:

„Das BMS verwaltet Temperatur, Spannung und Strom jeder Zelle im Pack. In einem BEV ist es wichtig, einen perfekten Ausgleich der Zellen zu haben, und das BMS steuert diesen Ausgleich während des Be- und Entladens, zusätzlich zur Verwaltung des gesamten Sicherheits- und Schutzsystems des Packs.“

Dieses Gehirn ist wichtig, vor allem wenn das Elektroauto einen Wassereinbruch erleidet oder zum Beispiel in einer Überschwemmung stecken bleibt, eine Situation, die in manchen Regionen Brasiliens gar nicht so selten vorkommt. „Wenn Feuchtigkeit in die Verpackung eingedrungen ist, wird das BMS dies erkennen und die erforderlichen Maßnahmen ergreifen. Kommt es zu einem Unfall und damit zu einem Stromausfall, wird das gesamte Hochspannungssystem abgeschaltet.“

Die Energieumwandlung

Einer der vielen Zweifel, die aufkommen, wenn es darum geht, wie ein Elektroauto funktioniert, betrifft den Energieverbrauch. Denn wie wird das Gespeicherte in Bewegungsenergie umgewandelt, um das Auto zum „Laufen“ zu bringen?

Verantwortlich dafür ist nach Angaben des deutschen Herstellers ein sogenannter Hochvolt-Stromwandler.

„Er ist dafür verantwortlich, gespeicherte Energie, die den Motor starten kann, in Bewegungsenergie umzuwandeln. Sie macht auch den Hightech-Klimakompressor verantwortlich für die Umwandlung elektrischer Energie in kinetische Energie für die Bewegung des Kompressors, verantwortlich für den dynamischen Kreislauf von Klimatisierung und Kühlung.“

Volkswagen nannte auch einen Punkt, der bei all der Technologie, die diesen Fahrzeugtyp betrifft, sehr interessant ist:

„Ein interessanter Punkt ist, dass es beim Elektroauto die Möglichkeit der Energierückgewinnung gibt. Wenn Sie die Bremse betätigen, übernimmt der Elektromotor die Arbeit einer Lichtmaschine und über die Stromwandler ist es möglich, die Batterie aufzuladen. Wenn der Fahrer den Fuß vom Gas nimmt, wechselt er automatisch in den Motorbremsmodus.“

Die Erklärung ähnelt der, auf die die Abteilung JAC Motors hingewiesen hat. Laut Ingenieuren des chinesischen Unternehmens, das übrigens Volkswagen Partner bei der Entwicklung von Elektroautos ist, „läuft die gesamte Energie, die in den Batterien gespeichert ist, durch hochtechnologische und effiziente Komponenten wie den HVB-, PCU-, Motor und in einigen Fällen die Übertragung“ .

„Aktuell kommen in einigen Fahrzeugen bereits Superkondensatoren zum Einsatz, die als eine Art elektrisches Reservoir fungieren, das eine Ladung sehr schnell aufnehmen und ebenso schnell wieder entladen kann. Daher ist es möglich, sie in einer Situation einzusetzen, in der ein hohes Drehmoment erforderlich ist, jedoch in kurzer Zeit. Deshalb ersetzen die vorhandenen Superkondensatoren keine Batterie, sondern ergänzen die Fahrzeugleistung.“

Motortypen

Wer denkt, dass ein E-Auto-Motor „egal“ ist, der irrt. Obwohl alle geräuschlos sind, saubere Energie erzeugen, das heißt ohne Ausstoß von Schadstoffen, und im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung haben, gibt es verschiedene Arten von Elektromotoren.

Derzeit verwendet die Automobilindustrie drei Arten von Elektromotoren:

1. Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM), der am häufigsten vorkommt;
2. Drehstrom-Asynchronmotoren (AC);
3. Geschaltete Reluktanzmotoren (SRM).

„JAC-Fahrzeuge verwenden den PMSM-Motor. Es hat Permanentmagnete im Rotor, Traktionseigenschaften wie hohe Leistungsdichte und hohen Wirkungsgrad. Es ist die beste Wahl für Hochleistungsanwendungen“, versichert die technische Abteilung der Marke.

Im Fall von Volkswagen erklärte der Autobauer das Canaltech das dreiphasige, leistungsstarke und hocheffiziente Motoren verwendet, die sich alle an der Hinterachse der Autos der Marke befinden.

andere Technologien

Die hohen Preise, die Elektroautos im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennern verlangen, hängen auch mit der Spitzentechnologie zusammen, die in diesen Fahrzeugtyp eingebettet ist und sich nicht nur auf die Batterie und den Motor selbst konzentriert.

Zu den Differenzialen, die den Wert des Elektroautos in die Höhe schnellen lassen, gehören Komponenten, bei denen sich die Älteren sicherlich an Zitate wie „Schraubendreher“ erinnern werden. Für diejenigen, die über Wasser gelassen wurden, war dies der Begriff, mit dem die Leute das Problem, das im Auto passiert war, ironisch erklärten, da sie die Diagnose der Werkstätten nicht verstanden.

Die Liste wichtiger Komponenten für ein Elektroauto, um alles zu liefern, was der Fahrer braucht, und um den für einen Großteil der Bevölkerung noch unerreichbaren Preis zu rechtfertigen, umfasst:

1. HVB (Hochspannungsbox)

Eine zentrale Box, die die gesamte Hochspannung des Fahrzeugs an alle strombetriebenen Komponenten verteilt;

2. PCU (Leistungssteuereinheit)

Verantwortlich für die Steuerung des Elektromotors und die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und umgekehrt in einer Regenerationssituation.

Einige PCUs verfügen über einen internen Wechselrichter, auch DCDC genannt, der die HV (Hochspannung) des Fahrzeugs auf LV (Niederspannung) reduziert.

„Diese Komponente lädt die LV-Batterie bei 12 V, 24 V, 48 V auf. PCUs befinden sich normalerweise in der Nähe des Elektromotors und einige sind in den Motor integriert“, erklärte die Konstruktionsabteilung von JAC Motors.

3. OBC (On-Bord-Ladegerät)

Das Laden eines Elektroautos am Wechselstromnetz hängt von drei Komponenten ab, und seine Geschwindigkeit wird immer vom schwächsten Glied in der Kette bestimmt. Diese drei Komponenten sind: die Ladestation, das Ladekabel und das OBC-Bordladegerät.

Der am wenigsten bekannte dieser drei ist der OBC-Bordlader. Er erhält Wechselstrom aus dem Netz (AC) und wandelt ihn in Gleichstrom (DC) um. Dann schickt er es an die Batterien, die immer mit Gleichstrom arbeiten.

„Die Leistung von Bordladern liegt in der Regel im Bereich von 3,7 kW bis 22 kW. Diese beiden Eigenschaften bestimmen den Preis des Ladegeräts und damit den Preis des gesamten Elektroautos“, erklärt JAC Motors.

„Der Schlüsselparameter bei der Auswahl der AC-Ladegeschwindigkeit Ihres Fahrzeugs hängt vom OBC ab. Wenn Ihr Fahrzeug beispielsweise einen OBC von 6,0 kW hat und die Station eine Leistung von 22 kW hat, wird Ihr Fahrzeug mit einer Leistung von 6,0 kW geladen. Wie bereits erwähnt, wird die Geschwindigkeit durch das schwächste und leistungsschwächste Glied bestimmt“, fügte er hinzu.

4. VCU (Fahrzeugsteuergerät)

Die Vehicle Control Unit, auch ECU genannt, verwaltet alle elektronischen Steuereinheiten innerhalb des BEV.

5. Klimakompressor

Bei Volkswagen verfügen die Elektroautos über eine vollelektrische Ausstattung, die der Kühlung des Fahrzeuginnenraums und auch der Wärmeabfuhr der Batterien dient.

6. Austauschkasten

Ein weiteres Element, das sowohl in Verbrenner- als auch in Elektroautos vorhanden ist, aber laut der Volkswagen-Entwicklungsabteilung in letzterem Fall „geeignet und für die Schnittstelle zwischen Elektromotor und Rädern entwickelt“ sein muss.

Was hat das Elektroauto nicht?

Wie wir am Anfang des Artikels erwähnt haben, besteht der Motor eines Elektroautos im Wesentlichen aus zwei Elementen: dem Rotor und dem Stator. Dadurch ist die Bedienung weniger komplex als bei einem Verbrenner-Auto. Schließlich sind unter der Haube keine Kurbelwellen, Zündkerzen, Riemen oder Nockenwellen verteilt.

Und was fehlt Elektroautos im Vergleich zu herkömmlichen, der Verbrennung? Um die Liste zu eröffnen, so offensichtlich sie auch ist, machen wir es ganz klar: Elektroautos haben keinen Kraftstofftank, okay? Schließlich wird kein Benzin oder Ethanol verwendet.

Neben dem Tank sehen wir bei 100% Elektroautos auch keine Elemente wie Auspuff, Wasserpumpe, Kühler und andere Flüssigkeitskühlungselemente. Bremssättel, Scheiben und Bremsflüssigkeitsbehälter bleiben jedoch (vorerst).

mit Informationen Auto Journal, Automobilausstellung