Wie funktioniert ein Elektroauto? Getriebe im Elektroauto – ist es da oder nicht? [ANTWORTEN]

Elektrofahrzeuge – wie funktionieren sie? Wie sind sie angeordnet? Sind die Batterien von Elektroautos schwer? Teuer? Ist das Getriebe in einem Elektroauto kompliziert? Hier eine kurze Einführung in das Thema, die Vorteile von Elektrofahrzeugen und deren Nachteile.

Wie funktioniert ein Elektroauto

Inhaltsverzeichnis

• Wie funktioniert ein Elektroauto
• Batterien für Elektrofahrzeuge: bis zu einer halben Tonne unter dem Boden, das teuerste Teil
  • In welchen Einheiten wird die Batteriekapazität gemessen?
  • Welche Kapazitäten haben Batterien in Elektrofahrzeugen?
• Der Motor im Elektrofahrzeug: bis 20 U/min!
• Elektrofahrzeuggetriebe: nur 1 Gang (!)
  • Getriebe in Elektrofahrzeugen – oder?
  • Zwei Motoren statt Zweiganggetriebe

Äußerlich unterscheidet sich ein Elektroauto nicht grundlegend von einem herkömmlichen Auto mit Verbrennungsmotor. Das erkennt man vor allem daran, dass es keinen Auspuff hat und etwas anders klingt. Das bedeutet: praktisch klingt nicht und macht kein Geräuschbis auf das leise Pfeifen des Elektromotors. Manchmal (Beispielvideo):

Gehackte Tesla P100D + BBS Wheels!

Die grundlegenden Unterschiede beginnen erst beim Chassis. Ein Elektroauto hat keinen Verbrennungsmotor, kein Getriebe (mehr dazu auch weiter unten) und keine Abgasanlage. Statt ihnen Ein Elektroauto hat große Batterien und einen kleinen Elektromotor. Wie klein? Ungefähr so ​​groß wie eine Wassermelone. Beim BMW i3 sieht das so aus:

Das Design des BMW i3 mit nebeneinander liegenden Batterien und einem kleinen Motor, der die Hinterräder antreibt, ist hinten ein glänzendes Fass, zu dem orangefarbene Kabel führen (c) BMW

Batterien für Elektrofahrzeuge: bis zu einer halben Tonne unter dem Boden, das teuerste Teil

Die größten, teuersten und schwersten Batterien in einem Elektrofahrzeug sind Batterien. Dies ist ein komplexes Analogon zum klassischen Kraftstofftank, der die direkt am Kraftwerk erzeugte Energie speichert. Ein einfacherer Transport ist kaum vorstellbar: Er startet an der Turbine eines Kraftwerks und fährt über ein Kabel direkt zu einem Bügeleisen, Computer oder Elektroauto.

Wie groß sind die Batterien in einem Elektroauto? Sie belegen das gesamte Chassis. Wie teuer? Die Kosten für das auf dem Foto gezeigte Kit betragen etwa 30 PLN. So schwer? Für alle 15 Kilowattstunden beträgt die Batteriekapazität heute etwa 2017 auf 100 Kilogramm, einschließlich Rumpf und Kühl-/Heizausrüstung.

In welchen Einheiten wird die Batteriekapazität gemessen?

Aber genau „Kilowattstunden“ – was sind das für Einheiten? Nun, die Kapazität einer Batterie wird in Energieeinheiten, also Kilowattstunden (kWh) gemessen. Sie sollten nicht mit der Einheit der Leistung (Kilo) Watt (kW) verwechselt werden. Diese Aggregate kennen wir von unserer Stromrechnung, die wir im Schnitt alle zwei Monate bezahlen.

Querschnitt des Nissan Leaf der vorherigen Generation. Rechts ist die Vorderseite des Autos, es gibt eine Ladebuchse. Der Motor befindet sich in der Mitte zwischen den Rädern (schwarzes Rohr unter den orangefarbenen Drähten), und die Batterien sind näher an den Hinterrädern des Autos (c) Nissan

Ein durchschnittlicher Haushalt verbraucht etwa 15 Kilowattstunden Energie pro Tag, und jede Kilowattstunde kostet nicht mehr als 60 Cent. Etwa gleich viel Energie verbraucht ein sparsamer Fahrer eines Elektroautos – allerdings auf 100 Kilometer.

> Wie kann man Kilowattstunden (kWh) Elektrofahrzeugenergie in Liter Kraftstoff umrechnen?

Batterien: 150 bis 500 Kilogramm

Batterien gehören zu den schwersten Komponenten in einem Elektrofahrzeug. Sie wiegen etwa 150 bis etwa 500 Kilogramm (eine halbe Tonne!). Beispielsweise wiegen die Batterien des Tesla Model 3 mit einer Kapazität von knapp über 80 Kilowattstunden 480 Kilogramm – und Tesla ist führend in der Gewichtsoptimierung!

Batterien (Mitte) und Motor (hinten) in einem Tesla Model 3 (c) Tesla

Welche Kapazitäten haben Batterien in Elektrofahrzeugen?

Autos aus dem Jahr 2018 sind mit Batterien mit einer Kapazität von 30 (Hyundai Ioniq Electric) bis etwa 60 Kilowattstunden (Opel Ampera E, Hyundai Kona 2018) und von 75 bis 100 Kilowattstunden (Tesla, Jaguar I-Pace, Audi .) ausgestattet e - tron ​​Quattro). Im Allgemeinen: je größer die Batterie, desto größer die Reichweite des Elektrofahrzeugs, und pro 20 Kilowattstunden Batteriekapazität müssen Sie mindestens 100 Kilometer fahren können.

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Der Motor im Elektrofahrzeug: bis 20 U/min!

Ein Elektroautomotor ist ein einfaches Design, das seit über 100 Jahren bekannt ist und von dem in Serbien geborenen Erfinder Nikola Tesla erfunden wurde. Im schlimmsten Fall besteht ein Elektromotor aus mehreren Dutzend Teilen und ein Verbrennungsmotor aus mehreren Dutzend Teilen. tausend!

Das Funktionsprinzip eines Elektromotors ist sehr einfach: An ihn wird eine Spannung angelegt, die ihn in Bewegung setzt (Rotation). Je höher die Spannung, desto höher die Geschwindigkeit.

Der Tesla-Motor mit Getriebe befindet sich in einer silbernen Röhre. Das Getriebe befindet sich unter dem weiß-grauen Gehäuse, über das die Motordrehzahl auf die Kardanwelle und die Räder übertragen wird. Erklärende Zeichnung (c) Technische Hinweise

Der durchschnittliche Benziner hat eine Drehzahlskala von 0 bis 7 U/min, der durchschnittliche Diesel hat eine Drehzahl von 000 U/min. Das rote Feld, das die Gefahr eines Motorausfalls anzeigt, beginnt früher, bei 5 000 XNUMX U / min.

Inzwischen erreichen Motoren in Elektrofahrzeugen sogar ein paar tausend U/min. Gleichzeitig haben sie einen hervorragenden Wirkungsgrad, weil sie typischerweise über 90 Prozent der zugeführten Energie in Bewegung umsetzen – bei Verbrennungsmotoren sind 40 Prozent Wirkungsgrad ein großer Wurf, der nur mit einiger technischer Kondition erreicht wird. -künstliche Autos.

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Wie funktioniert ein Elektroauto? | Tesla-Modell S

Elektrofahrzeuggetriebe: nur 1 Gang (!)

Das interessanteste Element moderner Elektrofahrzeuge sind Getriebe, die ... nicht existieren. Ja Ja, Elektroautos haben meist nur einen Gang (zuzüglich der Umkehrung, die sich ergibt, wenn die Spannung wieder angelegt wird). Der Motor ist mit den Rädern durch ein sehr einfaches Getriebe verbunden, das die Drehzahl des Motors im Bereich von 8-10: 1 reduziert, 8-10 Umdrehungen der Motorwelle sind also 1 volle Umdrehung der Räder. Ein solches Getriebe besteht in der Regel aus drei Zahnrädern, die ständig miteinander kämmen:

Warum haben Elektrofahrzeuge nur einen Gang? Es scheint, als wollten die Hersteller das Gewicht der Maschinen nicht erhöhen und sich das Leben schwer machen. Elektromotoren erzeugen von Anfang an ein sehr hohes Drehmoment, was dicke und langlebige Zahnräder erfordert. In diesem Fall kann sich die Welle des Elektromotors sogar mit einer Geschwindigkeit von 300 Umdrehungen pro Sekunde (!) drehen.

Aufgrund all dieser Eigenschaften muss das Getriebe des Elektromotors extrem robust sein und gleichzeitig in Hundertstelsekunden schalten, was die Kosten eines Elektrofahrzeugs deutlich erhöht.

Getriebe in Elektrofahrzeugen – oder?

Tatsächlich sind sie bereits da. Das Foto, das Sie oben sehen, ist eigentlich eine Querschnittsansicht eines Prototyps eines Zweiganggetriebes für ein Elektrofahrzeug. Das Rimac Concept One verwendet Zweiganggetriebe (also das Getriebe ist schon da, also Getriebe!). Auch die ersten Prototypen des Dreiganggetriebes erscheinen.

diese Getriebe für Elektrofahrzeuge sie sind wichtig, weil sie einerseits das Auto schnell beschleunigen lassen und andererseits bei Autobahnfahrten den Motor langsamer drehen lassen (= weniger Energieverbrauch), d.h. sie erhöhen effektiv die Motordrehzahl. Kilometerstand des Autos.

Zwei Motoren statt Zweiganggetriebe

Heute hat Tesla das Problem des Getriebemangels auf seine eigene Weise angegangen: Autos mit zwei Motoren haben unterschiedliche Getriebe und oft zwei verschiedene Motoren vorne und hinten. Die Hinterachse kann stärker sein und eine höhere Übersetzung (zB 9:1) haben, um das Drehmoment besser zu nutzen und das Fahrzeug zu beschleunigen. Die Front wiederum kann schwächer sein (= weniger Strom verbrauchen) und eine geringere Übersetzung (zB 7,5:1) haben, um den Stromverbrauch auf langen Strecken zu reduzieren.

Die oben genannten Daten sind ungefähre Angaben und hängen stark von der Version und dem Modell des Fahrzeugs ab. Aber die Unterschiede sind spürbar. So hat beispielsweise das Tesla Model S 75 eine Reichweite von nur 401 Kilometern, während das Tesla Model S 75D („D“ für Allradversion) bereits auf eine Reichweite von 417 Kilometern kommt:

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