Wie funktionieren Elektroautos? Alles, was Sie darüber wissen müssen 

Noch vor kurzer Zeit schien es so, als seien Elektroautos eine ferne Erfindung der Zukunft – ein Element des Alltags aus einem Science-Fiction-Film. Inzwischen können die mit Strom betriebenen Fahrzeuge immer häufiger auf den Straßen der Stadt gesehen werden. Ihre ständig wachsende Beliebtheit wird von vielen Faktoren bestimmt, unter denen auch die ökologischen Aspekte erwähnt werden können. Nicht jeder weiß jedoch, wie die Elektroautos funktionieren und wie sie sich von den Autos mit Verbrennungsmotor unterscheiden. Wir laden Sie zum Lesen des Textes ein, der alle Zweifel zerstreuen wird!

In diesem Artikel erfahren Sie unter anderem:

● Wie die Anfänge der Elektroautos aussahen,

● Was die Unterschiede zwischen Fahrzeugen mit Elektro- und Verbrennungsmotoren sind,

● Wie ein Elektromotor funktioniert,

● Welche Vor- und Nachteile diese Fahrzeugtypen haben.

Elektroautos – kurze Geschichte

Die ersten Experimente

Elektromotoren wurden ungefähr zu derselben Zeit erfunden wie Motoren, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Der Prototyp dieses Gerätetyps wurde von dem ungarischen Ingenieur – Ányos Jedlik – erfunden und schon im Jahr 1828 baute er ihn in ein kleines Automodell ein. Im Jahr 1834 entwickelte Thomas Davenport, von Beruf Schmied, ein analoges Gerät, das eine kurze Distanz mit Hilfe der elektrischen Traktion zurücklegen konnte (wir können ihn deshalb als den Erfinder des Prototyps der heutigen Straßenbahn halten). Das Thema war auch an Universitäten präsent – ​​in den Niederlanden baute der Hochschullehrer der dortigen Universität, Professor Sibrandus Stratingh, ein kleines Elektrofahrzeug, das mit Einwegbatterien betrieben wurde.

Revolution

Der Durchbruch erfolgte im Jahr 1859, als der französische Physiker, Gaston Planté, zur Erfindung einer Blei-Säure-Batterie beitrug. In vielen Ländern der Welt hat die Produktion von dreirädrigen Elektroautos begonnen. Aber erst in den Vereinigten Staaten entstand im Jahr 1891 das erste Elektrofahrzeug in Form eines Wagons, in den bis zu sechs Personen hineinpassen konnten und der sich mit einer Geschwindigkeit von 23 km/h fortbewegen konnte. Ende des 19. Jahrhunderts erschienen Elektrotaxis auf den Straßen. Interessant ist, dass schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts sogar ein Drittel der Autos in den USA einen elektrischen Antrieb hatte. Er hatte mehr Vorteile als die konkurrierenden Dampf- und Verbrennungsmotoren, welche laut waren, stinkende Abgase emittierten und schwieriger zu starten waren.

Niedergang der Beliebtheit

Dieser Vorteil verschwand schon in den 1920er Jahren, als sich der Zustand der Straßen in Amerika erheblich verbesserte, wodurch die Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren schneller fahren konnten. Die Elektroautos bewegten sich mit einer Höchstgeschwindigkeit von 32 km/h und konnten mit einer Ladung 50 bis 80 Kilometer zurücklegen. In dieser Hinsicht wurde sie von den Verbrennungsmotoren eindeutig übertroffen, dank denen eine größere Distanz in viel kürzerer Zeit zurückgelegt werden konnte. In derselben Zeit begannen mit Benzin oder Öl betriebene Autos, dank der im Jahr 1910 eröffneten Fabrik von Henry Ford, den Markt zu überschwemmen. Die Abgasemissionen wurden beschränkt und die Verwendung von Schalldämpfern ermöglichte es, den Lärm zu reduzieren. Autos mit Verbrennungsmotor waren aufgrund der Massenproduktion auch viel günstiger. Dies verursachte, dass die Elektrofahrzeuge fast vom Markt verschwanden.

Elektroautos sind wieder in Mode

Die Renaissance der Beliebtheit der Elektroautos kam im 21. Jahrhundert. Die fortschrittlichere Technologie ermöglichte die Nutzung des vollen Potenzials, welches in den Autos dieses Typs steckt. Gleichzeitig wird immer lauter über die Zukunft des Planeten gesprochen und die Tatsache, dass die Ressourcen für den Betrieb von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bald aufgebraucht sein können. Dies verursacht, dass die Verkehrsteilnehmer sich immer häufiger für „Elektriker“ entscheiden.

Im Jahr 2018 wurden ungefähr 2 Millionen Elektroautos verkauft. Im Jahr 2019 – 2,2 Millionen. Die Beliebtheit der Elektroautos steigt daher ständig.

Elektroautos – wodurch unterscheiden sie sich von Verbrennungsautos?

Die wichtigsten Unterschiede

Der grundlegende Unterschied zwischen Elektroautos und Autos, die mit Benzin oder Erdöl betrieben werden, besteht darin, dass die ersten Fahrzeuge Strom aus erneuerbaren Energiequellen zum Betrieb verwenden. Die Technik ist relativ einfach. Die Grundlage des Funktionierens ist Wechselstrom, den wir auch bei der Nutzung einer Mikrowelle oder einer Spielekonsole verwenden. Der Verbrennungsmotor nutzt bei der Verbrennung von Kraftstoff chemische und thermodynamische Umwandlungen. Sein elektrisches Äquivalent nutzt aufgrund des Stromflusses elektro- und magnetodynamische Umwandlungen. In einem Verbrennungsmotor – der unter anderem aus Zylindern, Kolben, Ventilen, Kurbelwelle gebaut ist – befindet sich ein Kurbel-Kolben-Mechanismus, während der „Elektromotor“ aus einem Stator und einem Rotor besteht.

Vorteile der Elektromotoren

Zu den Vorteilen des Elektromotors, die hervorgehoben werden können, gehören: leiser Betrieb, keine Emission von schädlichen Verbindungen in die Atmosphäre und konstante Kosten (Strompreise ändern sich nicht so dynamisch wie Kraftstoffpreise). Elektroautos haben keinen so schädlichen Einfluss auf die Umwelt wie die Verbrennungsautos. Die Fans der Elektroautos schätzen eine höhere Effizienz und eine unkomplizierte Konstruktion, was sich in einer geringeren Störanfälligkeit und einer einfachen Bedienung widerspiegelt. Ein gutes Elektroauto ist auch ökonomischer. Dies betrifft vor allem die Fahrer, die sich in der Stadt bewegen. Während der Fahrt auf verstopften Straßen verbrauchen Verbrennungsautos gewöhnlich viel Kraftstoff, weshalb sich ein Elektrofahrzeug als günstiger erweisen kann – insbesondere dann, wenn wir eine eigene Mini-Ladestation besitzen (z.B. eine in der Garage montierte Wallbox).

Nachteile der Elektromotoren

Obwohl Elektroautos viele Vorteile haben, dürfen ihre Nachteile nicht vergessen werden. Die Rede ist vor allem von der Notwendigkeit eines häufigen Ladens – Elektroautos haben gewöhnlich eine geringere Reichweite mit einer Ladung als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor nach einem vollständigen Tanken. Außerdem gibt es für diesen Fahrzeugtyp weniger Ladestationen als herkömmliche Tankstellen. Es sollte auch beachtet werden, dass die Ladezeit des Akkus abhängig vom Modell und der Ladeart bis zu mehrere Stunden betragen kann. Trotz der Tatsache, dass Elektroautos immer beliebter werden, ihre Leistung steigt und es immer mehr Ladepunkte gibt, entscheiden sich viele Menschen lieber für bewährte und allgemein verfügbare Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.

Wie funktioniert der Elektromotor im Stromfahrzeug?

Grundlegende Informationen

Der Elektromotor ist ein Mechanismus von relativ kleiner Größe – meistens hat er die gleiche Größe wie ein herkömmlicher Staubsauger. Das Drehmoment des Motors erreicht schon beim Start seinen Maximalwert (bis zu mehreren tausend Umdrehungen pro Minute) – im Gegensatz zum Verbrennungsmotor, bei dem Leistung und Drehmoment von der Drehzahl abhängen. In Elektroautos wir kein Getriebe mit mehreren Gängen und Kupplung benötigt und der „Elektriker“ kann bis zu 85% der zugeführten Energie in Bewegung umwandeln. Ein Ein-Gang-Mechanismus (und genauer gesagt ein Ein-Gang-Getriebe mit festem Übersetzungsverhältnis) sendet Energie vom Induktionsmotor an die Räder. Auf diese Weise wird elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt, welche die Räder in Bewegung setzt und eine Bewegung von Punkt A nach Punkt B ermöglicht.

Das Geheimnis der Zellen

Das Wichtigste Element des Systems ist der Traktionsakku, welcher in Reihenzellen als Teil des Fahrzeuggestells eingebaut wird. Sein Gewicht kann sogar eine halbe Tonne betragen und aus siebentausend Lithium-Ionen-Akkus bestehen, welche sich unter dem Boden des Fahrzeugs befinden. Dieser Akkutyp hat eine längere Lebensdauer und eine höhere Leistungsdichte, kann jedoch einer Überhitzung unterliegen. Aus diesem Grund wird zwischen den Zellen der Elektroautos ein Kühlmittel verwendet. Der niedrige Schwerpunkt verbessert die Fahreigenschaften.

Bedeutung des Induktionsmotors

Im hinteren Teil des Fahrzeugs befindet sich ein Wechselrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Dies ermöglicht ein Induktionsmotor, der Wechselstrom (aus dem Wandler) sammelt und ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Dieses setzt den Motor in Bewegung. Die in dem Akku gesammelte Energie wird an den Motor übertragen und von dort über ein Getriebe an die Räder weitergeleitet. Beachtenswert ist, dass das Elektroauto beim Bremsvorgang zusätzlich Energie zurückgewinnen und so seine Reichweite erhöhen kann.

Laden des Elektroautos – verfügbare Methoden

Das Elektroauto wird mit Hilfe einer externen Stromquelle geladen, also durch das Anschließen an eine Steckdose. Die Kapazität des Akkus und die Wahl der Lademethode sind wichtige Faktoren, die auf die Ladezeit des Elektromotors einfließen.

Das Laden zu Hause

Viele Menschen wählen die Lademethode für zu Hause aus – über eine Steckdose oder nach der Montage einer privaten Wallbox. Die erste Lösung ist billiger, aber auch mit einer langen Wartezeit verbunden, die für das Aufladen des Akkus bis zu 100 % benötigt wird. Auf einen vollen Akku können Sie sogar 24 Stunden warten, denn in der Steckdose zu Hause fließt 230 V Wechselstrom (AC) mit einer Stromstärke von 16 A, was einem Laden mit einer Leistung von 2,2-3 kW innerhalb einer Stunde entspricht. Die Wallbox kann das Fahrzeug 10-mal schneller aufladen und bietet eine Ladeleistung auf einem Niveau von bis zu 22 kW. Diese Lösung ist zu Beginn teurer und zeitaufwändiger – mit der Montage dieses Gerätes ist unter anderem eine Elektrikerprüfung und eine Einholung von Genehmigungen verbunden (wenn wir in einem Mehrfamilienhaus wohnen oder einen gemeinsamen Parkplatz nutzen). Wenn Sie jedoch eine Garage besitzen und Ihnen ein schnelles Laden wichtig ist, dann ist dies die Option für Sie. Für diejenigen, die an dieser Lösung interessiert sind, empfehlen wir die WallBox Green Cell.

Öffentlich zugängliche Stationen

Eine schnelle Alternative zum Laden zu Hause sind allgemein zugängliche, öffentliche Ladestationen. Sie verwenden Gleichstrom (DC), dank was diese Stationen eine Leistung von 25 kW bis sogar 150 kW haben. Die schnellsten Ladegeräte – mit einer Leistung von 150 kW – ermöglichen es, den ganzen Akku in ungefähr zwanzig bis dreißig Minuten aufzuladen. Das, was viele Benutzer vor dieser Lösung abhält, ist die Tatsache, dass es noch wenige Stationen dieser Art gibt und sie überfüllt oder relativ weit entfernt sein können.

Mobiles Ladegerät

Wissenswert ist, dass die Akkus in den Elektroautos auch mit mobilen Ladegeräten aufgeladen werden können, zum Beispiel mit dem Modell Green Cell EV PowerCable. Dank diesem können Sie das Elektroauto mit einer Leistung von bis zu 3,6 kW laden – mit Hilfe einer herkömmlichen Steckdose. Beachtenswert ist, dass die meisten mobilen Ladegeräte, die den Fahrzeugen beigefügt werden, viel langsamer laden (sogar um 75%!). Es ermöglicht das Laden des Fahrzeugs mit 3,6 kW mit Hilfe einer Standardsteckdose. Das mobile Ladegerät Green Cell ist deshalb eine schnelle und bequeme Alternative zu anderen Lademethoden. Und das Wichtigste ist – es ist immer in Reichweite und so entworfen, um dem Benutzer unter allen Bedingungen zu dienen.

Zusammenfassung

Obwohl die Elektroautos schon in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts erschienen sind, mussten wir so wirklich mindestens bis zum Jahr 2000 auf die Renaissance ihrer Popularität warten. Die Errungenschaften dieser Technologie gewinnen weiterhin an Popularität. Es ist kein Geheimnis, wie ein EV-Fahrzeug funktioniert, denn obwohl sich sein Motor stark von einem Verbrennungsmotor unterscheidet, sind die Funktionsprinzipien relativ einfach. Dies verursacht, dass die Elektroautos als zuverlässig gehalten und von den Fahrern immer häufiger gewählt werden.

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