Ein Elektroauto fährt nicht einfach nur mit einer großen Batterie. Mehrere Systeme wandeln gespeicherte elektrische Energie kontrolliert in Bewegung um – und beim Bremsen einen Teil der Bewegung wieder zurück in Strom.
Der Energiefluss in fünf Schritten
1. Die Batterie speichert Energie
Der Hochvoltakku liefert Gleichstrom. Ein Batteriemanagementsystem überwacht unter anderem Spannung, Strom und Temperatur der Zellen und begrenzt den Betrieb, wenn Schutzgrenzen erreicht werden.
2. Der Inverter dosiert die Leistung
Die Leistungselektronik wandelt den Gleichstrom der Batterie in einen geregelten mehrphasigen Wechselstrom für den Motor. Frequenz und Stromstärke bestimmen dabei Drehzahl und Drehmoment.
3. Der Motor erzeugt ein Drehfeld
Strom in den Wicklungen des Stators erzeugt ein rotierendes Magnetfeld. Dieses Feld setzt den Rotor in Bewegung. Je nach Bauart entstehen die Magnetfelder im Rotor durch Permanentmagnete, Induktion oder elektrische Erregung.
4. Ein festes Übersetzungsgetriebe treibt die Räder an
Elektromotoren liefern schon beim Anfahren hohes Drehmoment und arbeiten über einen breiten Drehzahlbereich. Darum genügt bei den meisten Elektroautos eine feste Übersetzung statt eines mehrstufigen Schaltgetriebes.
5. Beim Verzögern kehrt sich der Energiefluss um
Der Motor arbeitet dann als Generator. Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt und in die Batterie zurückgespeist. Dieser Vorgang heißt Rekuperation.
Welche Bauteile arbeiten zusammen?
Zum elektrischen Antriebsstrang gehören Hochvoltbatterie, Batteriemanagement, Leistungselektronik, Elektromotor, Reduktionsgetriebe und Kühlsystem. Der On-Board-Charger ist für das Laden mit Wechselstrom zuständig. An einer DC-Schnellladesäule wird er umgangen, weil die Ladesäule bereits geregelten Gleichstrom liefert.
Warum braucht der Akku ein Temperaturmanagement?
Batteriezellen arbeiten nur in einem geeigneten Temperaturfenster mit hoher Leistung. Kälte kann Ladeleistung und Rekuperation begrenzen, starke Wärme beschleunigt Alterung und kann Schutzmaßnahmen auslösen. Kühl- und Heizkreisläufe konditionieren deshalb Batterie, Motor und Leistungselektronik.
Was spürt man davon beim Fahren?
Das Drehmoment steht sehr früh zur Verfügung, Schaltunterbrechungen entfallen meist und der Antrieb arbeitet leise. Die tatsächliche Effizienz hängt trotzdem von Tempo, Außentemperatur, Heizung, Reifen, Fahrzeugmasse und Fahrweise ab.