Wie funktioniert ein Elektroauto?

Vergessen Sie Kolben, Getriebe und Riemen: Ein Elektroauto hat sie nicht. Diese Autos funktionieren viel einfacher als ein Diesel- oder Benzinauto. Automobile-Propre erklärt ihre Mechanik im Detail.

Vom Aussehen her ähnelt ein Elektroauto jedem anderen Fahrzeug. Man muss unter die Haube, aber auch unter den Boden schauen, um die Unterschiede zu erkennen. Anstelle eines Verbrennungsmotors, der Wärme als Energie nutzt, verwendet er Strom. Um Schritt für Schritt zu verstehen, wie ein Elektroauto funktioniert, verfolgen wir den Weg des Stroms vom öffentlichen Netz bis zum Rad.

Aufladen

Alles beginnt mit dem Aufladen. Zum Tanken muss das Fahrzeug an eine Steckdose, Wallbox oder Ladestation angeschlossen werden. Der Anschluss erfolgt über ein Kabel mit passenden Steckern. Es gibt mehrere davon, entsprechend dem gewünschten Lademodus. Zum Aufladen zu Hause, am Arbeitsplatz oder an kleinen öffentlichen Terminals verwenden Sie normalerweise Ihr eigenes Typ-2-Kabel. An den schnell abnehmbaren Terminals ist ein Kabel angebracht, das zwei Standards erfüllt: dem europäischen „Combo CCS“ und dem „Chademo“. Es mag auf den ersten Blick entmutigend erscheinen, aber in Wirklichkeit wird es einfacher, wenn Sie sich daran gewöhnen. Es besteht kein Fehlerrisiko: Die Stecker haben unterschiedliche Formen und können daher nicht in den falschen Steckplatz gesteckt werden.

Nach dem Anschluss fließt der im Verteilnetz zirkulierende elektrische Wechselstrom (AC) durch das mit dem Fahrzeug verbundene Kabel. Über seinen Bordcomputer führt er eine Reihe von Kontrollen durch. Insbesondere stellt er sicher, dass der Strom von guter Qualität ist, richtig eingestellt ist und die Erdphase ausreicht, um ein sicheres Aufladen zu gewährleisten. Wenn alles in Ordnung ist, leitet das Auto den Strom durch das erste Bordelement: einen Wandler, auch „Bordlader“ genannt.

Renault Zoé Combo CCS Standard-Ladeanschluss.

Konverter

Dieser Körper wandelt den Wechselstrom des Netzes in Gleichstrom (DC) um. Tatsächlich speichern Batterien Energie nur in Form von Gleichstrom. Um diesen Schritt zu vermeiden und das Aufladen zu beschleunigen, wandeln einige Terminals selbst Strom um, um Gleichstrom direkt an die Batterie zu liefern. Dabei handelt es sich um sogenannte „schnelle“ und „ultraschnelle“ DC-Ladestationen, ähnlich denen an Autobahnstationen. Diese sehr teuren und unhandlichen Terminals sind nicht für die Installation in einem Privathaus ausgelegt.

Batterie

In einer Batterie wird der Strom innerhalb seiner Bestandteile verteilt. Sie kommen in Form von kleinen Haufen oder Taschen, die zusammengerafft werden. Die von der Batterie gespeicherte Energiemenge wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben, was einem „Liter“ des Kraftstofftanks entspricht. Der Stromfluss oder die Leistung wird in Kilowatt "kW" angegeben. Hersteller können "nutzbare" Kapazität und / oder "nominale" Kapazität angeben. Ganz einfach: Die nutzbare Kapazität ist die Menge an Energie, die das Fahrzeug tatsächlich verbraucht. Der Unterschied zwischen nützlich und nominal gibt den Spielraum, um die Batterielebensdauer zu verlängern.

Ein Beispiel zum Verständnis: Eine 50-kWh-Batterie, die mit 10 kW geladen wird, kann in ca. 5 Stunden wieder aufgeladen werden. Warum "rund"? Da er über 80% liegt, verlangsamen die Akkus automatisch die Ladegeschwindigkeit. Wie bei einer Wasserflasche, die Sie aus einem Wasserhahn füllen, müssen Sie den Durchfluss reduzieren, um Spritzer zu vermeiden.

Der in der Batterie angesammelte Strom wird dann an einen oder mehrere Elektromotoren gesendet. Die Drehung erfolgt durch den Rotor des Motors unter dem Einfluss eines Magnetfelds, das im Stator (statische Spule des Motors) erzeugt wird. Bevor die Bewegung die Räder erreicht, durchläuft die Bewegung in der Regel ein Getriebe mit fester Übersetzung, um die Drehzahl zu optimieren.

Infektionsübertragung

Ein Elektrofahrzeug hat also kein Getriebe. Dies ist nicht erforderlich, da der Elektromotor problemlos mit Drehzahlen bis zu mehreren zehntausend Umdrehungen pro Minute arbeiten kann. Es dreht sich direkt, im Gegensatz zu einer Wärmekraftmaschine, die die lineare Bewegung der Kolben in eine Kreisbewegung durch die Kurbelwelle umwandeln muss. Es macht Sinn, dass ein Elektroauto weit weniger bewegliche Teile hat als eine Diesellokomotive. Es kommt ohne Motoröl aus, hat keinen Zahnriemen und ist daher deutlich wartungsärmer.

Regeneratives Bremsen

Ein weiterer Vorteil von batteriebetriebenen Fahrzeugen ist, dass sie Strom erzeugen können. Dies wird als "regeneratives Bremsen" oder "B-Modus" bezeichnet. Wenn sich ein Elektromotor "im Vakuum" dreht, ohne Strom zuzuführen, erzeugt er diesen. Dies geschieht jedes Mal, wenn Sie den Fuß vom Gas- oder Bremspedal nehmen. Auf diese Weise wird die zurückgewonnene Energie direkt in die Batterie eingespeist.

Die neuesten EV-Modelle bieten sogar Modi zur Auswahl der Leistung dieser regenerativen Bremse. Im Maximalmodus bremst er das Auto stark ab, ohne die Scheiben und Beläge zu belasten, und spart gleichzeitig mehrere Kilometer Gangreserve. Bei Diesellokomotiven wird diese Energie einfach verschwendet und beschleunigt den Verschleiß der Bremsanlage.

Auf dem Armaturenbrett eines Elektrofahrzeugs befindet sich häufig ein Messgerät, das die Leistung des regenerativen Bremsens anzeigt.

Bruch

Daher sind technische Pannen bei Elektrofahrzeugen seltener. Es kann jedoch vorkommen, dass einem nach schlechtem Warten auf den Fahrer, wie in einem Benzin- oder Dieselauto, die Energie ausgeht. In diesem Fall warnt das Fahrzeug im Voraus vor einem niedrigen Batteriestand, normalerweise 5 bis 10 % verbleibend. Eine oder mehrere Meldungen werden auf dem Dashboard oder dem mittleren Bildschirm angezeigt und benachrichtigen den Benutzer.

Je nach Modell können Sie mehrere Dutzend Kilometer zusätzlich zur Ladestation fahren. Die Motorleistung wird manchmal begrenzt, um den Verbrauch zu senken und damit die Reichweite zu vergrößern. Außerdem wird automatisch der „Schildkrötenmodus“ aktiviert: Das Auto bremst allmählich bis zum vollständigen Stillstand ab. Signale auf dem Armaturenbrett fordern den Fahrer auf, eine Haltestelle zu finden, während er auf einen Abschleppwagen wartet.

Eine kleine Lektion in Mechanik an einem Elektroauto

Um es einfacher zu machen, sagen Sie sich, dass Ihr Auto anstelle eines Verbrennungsmotors einen Elektromotor hat. Diese Energiequelle befindet sich in der Batterie.

Sie haben vielleicht bemerkt, dass das Elektrofahrzeug keine Kupplung hat. Außerdem muss der Fahrer nur das Gaspedal betätigen, um einen konstanten Strom zu erhalten. Gleichstrom wird durch die Wirkung des Wandlers in Wechselstrom umgewandelt. Es erzeugt auch das elektromagnetische Feld durch die sich bewegende Kupferspule Ihres Motors.

Ihr Motor enthält einen oder mehrere Festmagnete. Sie setzen ihr Magnetfeld dem Feld der Spule entgegen, die sie in Bewegung setzt und den Motor zum Laufen bringt.

Informierte Autofahrer hätten vielleicht bemerkt, dass es auch kein Getriebe gab. Bei einem Elektrofahrzeug ist dies die Motorachse, die ohne Zwischenschaltung die Achsen der Antriebsräder umfasst. Daher braucht das Auto keine Kolben.

Damit all diese „Geräte“ schließlich perfekt aufeinander abgestimmt sind, überprüft und moduliert der Bordcomputer die entwickelte Leistung. Daher passt der Motor Ihres Autos je nach Situation seine Leistung entsprechend dem Verhältnis der Umdrehungen pro Minute an. Dies ist oft weniger als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.

Laden: wo alles beginnt

Damit Ihr Auto Ihr Auto fahren kann, müssen Sie es an eine Steckdose oder Ladestation anschließen. Dies kann über ein Kabel mit geeigneten Steckern erfolgen. Es gibt verschiedene Modelle für unterschiedliche Lademodi. Wenn Sie Ihr neues Auto zu Hause, am Arbeitsplatz oder an öffentlichen Ladestationen finden möchten, benötigen Sie einen Stecker vom Typ 2. Verwenden Sie ein „Combo CCS“- oder „Chedemo“-Kabel, um die Schnellterminals zu verwenden.

Beim Laden fließt ein elektrischer Wechselstrom durch das Kabel. Ihr Auto durchläuft mehrere Kontrollen:

• Sie benötigen einen hochwertigen und gut abgestimmten Strom;
• Die Erdung muss ein sicheres Laden gewährleisten.

Nach Überprüfung dieser beiden Punkte gibt das Auto die Erlaubnis, dass Strom durch den Konverter fließen kann.

Die wichtige Rolle des Wandlers in einem Plug-in-Fahrzeug

Der Wandler "wandelt" den durch die Klemme fließenden Wechselstrom in Gleichstrom um. Dieser Schritt ist notwendig, da EV-Batterien nur Gleichstrom speichern können. Beachten Sie jedoch, dass Sie Klemmen finden können, die AC direkt in DC umwandeln. Sie schicken ihr „Produkt“ direkt an die Batterie Ihres Fahrzeugs. Diese Ladestationen bieten je nach Modell schnelles oder superschnelles Laden. Auf der anderen Seite, wenn Sie sich mit diesen Terminals zum Aufladen Ihres neuen Elektroautos ausstatten, wissen Sie, dass sie sehr teuer und beeindruckend sind und daher derzeit auf jeden Fall nur an öffentlichen Orten installiert sind (zum Beispiel , zum Beispiel Erholungsgebiete an Autobahnen).

Zwei Arten von Elektroauto-Motoren

Ein Elektrofahrzeug kann mit zwei Arten von Motoren ausgestattet sein: einem Synchronmotor oder einem Asynchronmotor.

Ein Asynchronmotor erzeugt beim Drehen ein Magnetfeld. Dazu ist er auf den Stator angewiesen, der Strom erhält. In diesem Fall dreht sich der Rotor ständig. Der Asynchronmotor wird hauptsächlich in Fahrzeugen verbaut, die lange Strecken zurücklegen und sich mit hohen Geschwindigkeiten bewegen.

Bei einem Induktionsmotor übernimmt der Rotor selbst die Rolle eines Elektromagneten. Daher erzeugt es aktiv ein Magnetfeld. Die Rotordrehzahl hängt von der Frequenz des vom Motor empfangenen Stroms ab. Es ist der ideale Motortyp für Stadtfahrten, häufige Stopps und langsame Starts.

Batterie, Stromversorgung Elektrofahrzeug

Die Batterie enthält nicht wenige Liter Benzin, sondern Kilowattstunden (kWh). Der Verbrauch, den die Batterie liefern kann, wird in Kilowatt (kW) angegeben.

Die Batterie aller Elektrofahrzeuge besteht aus Tausenden von Zellen. Wenn Strom durch sie fließt, wird er auf diese Tausende von Komponenten verteilt. Um Ihnen eine konkretere Vorstellung von diesen Zellen zu geben, stellen Sie sich diese als Stapel oder Taschen vor, die miteinander verbunden sind.

Sobald der Strom durch die Batterien in der Batterie fließt, wird er an den/die Elektromotor(en) Ihres Autos gesendet. In diesem Stadium sieht der Stator das erzeugte Magnetfeld. Letzteres treibt den Rotor des Motors an. Im Gegensatz zu einer Wärmekraftmaschine druckt sie ihre Bewegung auf Rädern. Je nach Automodell kann es seine Bewegung über ein Getriebe auf die Räder übertragen. Es hat nur einen Bericht, der seine Rotationsgeschwindigkeit erhöht. Er findet das beste Verhältnis zwischen Drehmoment und Drehzahl. Gut zu wissen: Die Rotordrehzahl hängt direkt von der Frequenz des durch den Motor fließenden Stroms ab.

Beachten Sie zur Information, dass neue wiederaufladbare Batterien Lithium verwenden. Die Gangreserve eines Elektrofahrzeugs reicht im Durchschnitt von 150 bis 200 km. Neue Batterien (Lithium-Luft, Lithium-Schwefel etc.) werden die Batteriekapazität dieser Fahrzeuge in den nächsten Jahren deutlich erhöhen.

Wie ändern Sie das Aussehen Ihres Elektroautos ohne Getriebe?

Dieser Fahrzeugtyp hat einen Motor, der mehrere zehntausend Umdrehungen pro Minute drehen kann! Somit benötigen Sie kein Getriebe, um die Reisegeschwindigkeit zu ändern.

Der Motor eines vollelektrischen Fahrzeugs überträgt die Rotation direkt auf die Räder.

Was ist bei einem Lithium-Ionen-Akku zu beachten?

Wenn Sie ernsthaft über den Kauf eines Elektrofahrzeugs nachdenken, finden Sie hier einige wichtige Informationen zu Lithium-Ionen-Batterien.

Einer der Vorteile dieser Batterie ist ihre geringe Selbstentladung. Konkret bedeutet dies, dass Ihr Auto, wenn Sie es ein Jahr lang nicht benutzen, weniger als 10 % seiner Tragfähigkeit verliert.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil: Dieser Batterietyp ist praktisch wartungsfrei. Andererseits muss es systematisch mit einem Schutz- und Regelkreis, BMS, ausgestattet werden.

Die Ladezeiten der Batterie können je nach Modell und Hersteller Ihres Fahrzeugs variieren. Um herauszufinden, wie lange Ihr Auto an das Stromnetz angeschlossen bleibt, beziehen Sie sich auf die Batteriedichte und den von Ihnen gewählten Lademodus. Der Ladevorgang dauert ungefähr 10 Stunden. Planen Sie voraus und erwarten Sie!

Wenn Sie keine Lust oder Zeit haben, vorauszuplanen, schließen Sie Ihr Auto an eine Ladestation oder Wallbox an: Die Ladezeit wird halbiert!

Eine weitere Alternative für Eilige: Entscheiden Sie sich für eine „Schnellladung“ statt für eine Vollladung: Ihr Auto wird in nur 80 Minuten zu 30 % aufgeladen!

Gut zu wissen: Autobatterien befinden sich in den meisten Fällen unter dem Boden. Ihre Leistung reicht von 15 bis 100 kWh.

Erstaunliche Bremsfunktion für Elektrofahrzeuge

Sie wissen es vielleicht noch nicht, aber mit dem Fahren eines Elektroautos können Sie Strom erzeugen! Autohersteller haben ihren Elektrofahrzeugen „Superpower“ spendiert: Wenn Ihrem Motor der Strom ausgeht (zum Beispiel wenn Sie den Fuß vom Gaspedal nehmen oder bremsen), tut er es! Diese Energie fließt direkt in Ihre Batterie.

Alle modernen Elektrofahrzeuge verfügen über mehrere Modi, die es ihren Fahrern ermöglichen, die eine oder andere Leistung des regenerativen Bremsens auszuwählen.

Wie laden Sie diese neuen grünen Autos auf?

Wohnst du in einem kleinen Haus? In diesem Fall können Sie das Auto direkt zu Hause aufladen.

Laden Sie Ihr Auto zu Hause auf

Um Ihr Auto zu Hause aufzuladen, nehmen Sie das mitgelieferte Kabel und stecken es in eine normale Steckdose. Der, von dem Sie es gewohnt sind, Ihr Smartphone aufzuladen, reicht aus! Beachten Sie jedoch die potenzielle Gefahr einer Überhitzung. Die Stromstärke wird oft auf 8 oder 10 A begrenzt, um Unfälle zu vermeiden. Wenn Sie außerdem eine vollständige Aufladung benötigen, um Ihr kleines Elektrofahrzeug am Laufen zu halten, ist es am besten, es so zu planen, dass es nachts eingeschaltet wird. Dies liegt daran, dass ein niedrigerer Strom zu längeren Ladezeiten führt.

Eine andere Lösung ist die Installation einer Wallbox. Es kostet zwischen 500 € und 1200 €, Sie können jedoch eine Steuergutschrift von 30% beantragen. Sie erhalten eine schnellere Aufladung und einen höheren Strom (ca. 16 A).

Laden Sie Ihr Auto am öffentlichen Terminal auf

Wenn Sie in einer Wohnung wohnen, Ihr Auto zu Hause nicht anschließen können oder unterwegs sind, können Sie Ihr Auto an eine öffentliche Ladestation anschließen. Sie finden alles in Fachanwendungen oder im Internet. Informieren Sie sich im Voraus: Möglicherweise benötigen Sie eine Kiosk-Zugangskarte, die von der Marke oder Community ausgestellt wurde, die den betreffenden Kiosk installiert hat.

Auch die übertragene Leistung und damit die Ladezeit unterscheiden sich je nach Gerät.

Können elektrische Modelle versagen?

Diese umweltfreundlicheren Fahrzeuge haben auch den Vorteil weniger Bruch. Es ist logisch, da sie weniger Komponenten haben!

Bei diesen Fahrzeugen kann es jedoch zu Stromausfällen kommen. In der Tat, was Benzin- oder Dieselautos betrifft, wenn Sie nicht genug "Kraftstoff" in Ihrem "Tank" erwarten, wird Ihr Auto nicht in der Lage sein, vorwärts zu kommen!

Ihr vollelektrisches Fahrzeug sendet Ihnen eine Warnmeldung, wenn der Batteriestand besonders niedrig wird. Wisse, dass du noch 5 bis 10 % deiner Energie übrig hast! Warnungen erscheinen auf dem Armaturenbrett oder dem mittleren Bildschirm.

Seien Sie versichert, Sie werden (nicht unbedingt) am Rand einer verlassenen Straße sein. Diese sauberen Fahrzeuge können Sie zwischen 20 und 50 km weit transportieren - es ist Zeit, zur Ladestation zu gelangen.

Nach dieser Distanz reduziert Ihr Auto die Motorleistung und Sie sollten eine allmähliche Verzögerung spüren. Wenn Sie weiterfahren, werden andere Warnungen angezeigt. Dann wird der Turtle-Modus aktiviert, wenn Ihr Auto wirklich außer Atem ist. Ihre Höchstgeschwindigkeit wird zehn Kilometer nicht überschreiten, und wenn Sie (wirklich) nicht am Rand einer einsamen Straße stehen wollen, müssen Sie unbedingt parken oder Ihren Akku aufladen.

Wie viel kostet das Aufladen eines Elektrofahrzeugs?

Die Aufladekosten hängen von mehreren Faktoren ab. Beachten Sie, dass das Aufladen Ihres Autos zu Hause weniger kostet als das Aufladen an einem öffentlichen Terminal. Nehmen Sie zum Beispiel Renault Zoé. Das Laden in Europa kostet rund 3,71 Euro oder nur 4 Cent pro Kilometer!

Mit einem öffentlichen Terminal rechnen Sie mit etwa 6 € für 100 km.

Außerdem finden Sie 22 kW-Terminals für eine gewisse Zeit kostenlos, bevor sie bezahlt werden.

Am teuersten sind zweifelsohne die „Schnellladestationen“. Dies liegt daran, dass sie viel Strom benötigen und es eine gewisse Infrastruktur erfordert. Wenn wir mit unserem Renault Zoé-Beispiel fortfahren, kosten Sie 100 km Autonomie 10,15 €.

Schließlich sollten Sie wissen, dass ein Elektroauto im Allgemeinen weniger kostet als eine Diesellokomotive. Im Durchschnitt kostet es 10 Euro, 100 km zu fahren.