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Aufbau und Funktionsweise von Elektroautos

(vom 13.11.2019)

Teuerste und größte Komponente im Elektroauto ist die Hochvolt-Batterie. Sie befindet sich in der Regel im unteren Teil des Fahrzeugs und versorgt vor allem den Motor.

Batterie

Hochvolt-Batterie

Teuerste und größte Komponente im Elektroauto ist die Hochvolt-Batterie. Sie befindet sich in der Regel im unteren Teil des Fahrzeugs und versorgt vor allem den Motor. Die Kapazität der Batterie bestimmt, welche Strecke ohne zwischenzeitlichen Ladevorgang zurückgelegt werden kann.

Durch chemische Prozesse in der Batterie wird Energie gespeichert und bei Bedarf wieder freigesetzt. Derzeit kommen insbesondere Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Diese Technologie wird bis 2020 ihren technischen Höchststand erreichen. An einer neuen Generation von Lithium-Luft-Batterien mit deutlich höherer Leistung wird bereits geforscht.

Niedervolt-Batterie

Darüber hinaus ist eine zweite kleinere Batterie im Fahrzeug verbaut –die Niedervolt-Batterie. Diese versorgt die Bordelektronik wie Radio, Beleuchtung, Scheibenwischer und Tempomat. Sie speichert auch Energie, die beim Bremsen entsteht und wieder in den Akku eingespeist werden kann.

Batterie-Management-System

Das Batterie-Management-System überwacht die Temperatur der Batteriezellen und gleicht gleichzeitig etwaige Spannungsschwankungen aus, um zu verhindern, dass die Batterie beschädigt wird.

Elektromotor

Bei Elektroautos kommt ein Elektromotor zum Einsatz. Um ihn zu betreiben, werden keine fossilen Brennstoffe benötigt – ergo gelangt kein umweltschädliches Kohlendioxid in die Luft.

Der Elektromotor befindet sich bei den meisten Fahrzeugmodellen oberhalb der Vorderachse, kann jedoch auch im hinteren Teil des Fahrzeugs montiert werden. Die elektrische Energie aus der Batterie wird nach Bedarf in den Motor eingespeist. Üblicherweise wird ein sogenannter synchroner Wechselstrommotor verwendet. Er besteht aus zwei Elektromagneten, dem Stator und dem Rotor. Während im fest montierten „Stator" durch Gleichstrom ein konstantes Magnetfeld erzeugt wird, kommt beim drehbaren „Rotor" Wechselstrom zum Einsatz. Die beiden Magneten ziehen einander abwechselnd an und stoßen einander ab. Der Rotor dreht sich und bringt das Auto in Bewegung.

Leistungselektronik

Batterie und Elektromotor funktionieren über die sogenannte Leistungselektronik. Diese wandelt Frequenz, Form und Stärke des Stroms so um wie gerade vom Motor benötigt. Außerdem stellt die Leistungselektronik auch die Verbindung zwischen Batterie und weiteren elektrischen Verbrauchern sowie zur Stromquelle während des Ladeprozesses her. Im Hochvolt-Bordnetz laufen jegliche elektrische Verbindungen zusammen.

Ladeanschluss

Der Ladeanschluss eines Elektroautos befindet sich üblicherweise analog zur Tankklappe beim Benziner oder dieselbetriebenen Fahrzeug an der Seite des Fahrzeugs. Er bildet die Schnittstelle zwischen Batterie und einer Stromquelle. Geladen werden kann an einer öffentlichen Station oder der heimischen Steckdose. Neue E-Automodelle besitzen darüber hinaus oft einen bidirektionalen Ladeanschluss. Über diesen kann die Batterie auch entladen werden, um die im Auto gespeicherte Energie für externe Geräte zu nutzen oder sie in das Stromnetz zurückzuführen (Vehicle-to-Grid).

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