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Technische Grundlagen

Batterie

  • Meist im unteren Teil des Fahrzeugs verbaut. Platztechnisch größte und zugleich teuerste Komponente. Aktuell primär Lithium-Ionen-Batterien. Hochvolt-Batterie versorgt den Motor und Niedervolt-Batterie kleinere Verbraucher.

Elektromotor

  • Meistens oberhalb der Vorderachse, kann jedoch auch im hinteren Teil des Fahrzeugs montiert werden. Ein sogenannter ‚synchroner Wechselstrommotor‘ wird in der Regel verwendet. Dieser besteht aus zwei Elektromagneten. Im festmontierten ‚Stator‘ wird ein konstantes Magnetfeld durch Gleichstrom erzeugt. Beim drehbaren ‚Rotor‘ wird durch Wechselstrom ein Magnetfeld erzeugt. Die Pole des Rotors wechseln mit dem Fluss des Wechselstromes. Dadurch entsteht ein wechselndes Anziehen und Abstoßen von Stator und Rotor, welches in einer rotierenden Bewegung resultiert. Drehbewegung wird auf die Achse übertragen.

Leistungselektronik

  • Elektromotor und Batterie funktionieren über die Leistungselektronik zusammen. Aufgabe ist es die Frequenz, Form und Stärke des Stroms den Bedürfnissen des Motors anzupassen. Stellt darüber hinaus die Verbindung zwischen Batterie und weiteren elektrischen Verbrauchern, sowie Stromquelle her.

Ladeanschluss

  • Befindet sich üblicherweise an der Seite des Fahrzeugs – analog zur Tankklappe. Schnittstelle zwischen Batterie und Stromquelle. Viele neue E-Automodelle besitzen einen bidirektionalen Ladeanschluss, welcher sowohl ein Laden, als auch ein Entladen ermöglicht.

Antriebsformen bei elektrifizierten Fahrzeugen

Batterie-Elektrofahrzeug (BEV)

Das batterieelektrische Fahrzeug ist ein rein elektrisches Fahrzeug. Es besitzt keinen Verbrennungsmotor. Der Antrieb erfolgt nur über den Elektromotor. Seine Energie bezieht das Fahrzeug über die integrierte Batterie. Batterieelektrische Fahrzeuge verfügen im Regelfall über einen Generator mit der Fähigkeit zur Rekuperation. Die Bewegungsenergie wird dabei beim Ausrollen oder Bremsen über einen Generator zurückgewonnen und in die Batterie zurückgespeichert. Im Wesentlichen werden BEV jedoch extern mit Strom geladen.

 

Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV)

Das Plug-In-Hybridfahrzeug hat, wie auch der E-REV, sowohl einen Elektromotor als auch einen konventionellen Verbrennungsmotor. Im Gegensatz zum E-REV ist der Verbrennungsmotor beim PHEV parallel zum Elektromotor aktiv am Antrieb beteiligt. Je nach Ladezustand der Batterie und geforderter Leistung können aber entweder nur der Elektromotor, nur der Verbrennungsmotor oder beide gemeinsam das Fahrzeug antreiben. Der PHEV beherrscht wie die beiden zuvor genannten Fahrzeugtypen die Möglichkeit der Rekuperation über einen Generator und kann ebenfalls extern geladen werden.

 

Batterie-Elektrofahrzeug mit Range Extender (E-REV)

Das batterieelektrische Fahrzeug mit Range Extender hat wie das BEV einen Elektromotor. Dieser ist wie beim BEV allein für den Antrieb des Fahrzeugs verantwortlich. Die Bewegungsenergie kann wie beim BEV per Rekuperation über einen Generator zurückgewonnen werden. Zusätzlich hat der E-REV einen kleinen konventionellen Verbrennungsmotor und einen Kraftstofftank. Über den Verbrennungsmotor kann bei Bedarf die Batterie geladen und so die Reichweite vergrößert werden. Auch E-REV werden wie BEV im Regelfall extern geladen.

 

Voll-Hybridfahrzeug (HEVfull)

Der Vollhybrid ist dem Plug-in-Hybridfahrzeug sehr ähnlich, er hat auch einen konventionellen und einen Elektromotor und beide Motoren sind am Antrieb beteiligt und werden wie beim PHEV je nach Ladezustand und Leistungsabfrage genutzt. Wie die zuvor genannten Fahrzeuge kann auch der Vollhybrid über einen Generator rekuperieren, allerdings kann dieser Fahrzeugtyp nicht extern geladen werden. Die einzige Energiequelle der Batterie ist somit der Generator, der Bewegungsenergie des Motors in elektrische Energie umwandelt.

Vorteile von E-Fahrzeugen gegenüber Verbrennern

  • Ökologisch: Keine Emission von Stickoxiden, Feinstäuben, CO2 (bei Ökostrom) und Lärm
  • Keine möglichen Fahrverbote (Gerichts-/EU-Verfahren, Maßnahmen einzelner Städte)
  • Nachhaltig und zukunftsfähig
  • Mittelfristig wirtschaftlich günstiger (Anschaffung, Betrieb)
  • geringere Wartungskosten
  • geringerer Werteverlust
  • Unabhängigkeit beim Tanke (auch national: Energieversorgung/Energieträger aus Deutschland)
  • Positiver öffentlicher Eindruck (Marketing)
  • Innovativ und deutlich mehr Fahrspaß

Preis-Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen

Quelle: Eigene Darstellung nach Statista 2021

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