Elektroautos - Motoren
Elektromotoren stellen im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren ihre Nennleistung über einen weiten Drehzahlbereich stufenlos zur Verfügung. Bereits bei kleinen Drehzahlen (also beim Anfahren) steht das maximale Drehmoment zur Verfügung, dass dann mit steigender Drehzahl entlang einer Hyperbel abfällt. Infolgedessen wird prinzipiell weder ein manuell betätigtes Schaltgetriebe noch ein Automatikgetriebe oder eine Kupplung benötigt. Auch das Rückwärtsfahren ist ohne Schaltgetriebe möglich. Elektromotoren laufen selbstständig an. Ein gesonderter Anlassermotor ist daher genauso wenig erforderlich wie ein Generator („Lichtmaschine“). Allerdings werden Getriebe für eine optimale Drehmomentübertragung auf die Antriebsräder, insbesondere bei Fahrzeugen mittleren und größeren Gewichts (ab circa 700 Kilogramm aufwärts), durchaus in Betracht gezogen.
Elektromotoren sind einfacher aufgebaut und besitzen erheblich weniger bewegliche Teile als Verbrennungsmotoren. Ölwechsel sind nicht notwendig. Üblicherweise werden als mechanische Lager zur drehbaren Lagerung der Läufer in den E-Motoren Wälzlager mit Fettschmierung vorgesehen. Daher arbeiten elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge hinsichtlich der Antriebseinheit in der Regel wartungsarm. Elektromotoren werden meist luftgekühlt, in einigen Fällen kommt auch Wasserkühlung zur Anwendung. Ein Elektrofahrzeug benötigt keinen Kraftstofftank und keine Kraftstoffpumpe, jedoch einen Fahrregler (Leistungselektronik) und, sofern das Wiederaufladen des Akkusystems an Stromtankstellen für das Fahrzeug vorgesehen ist, einen Akku-Schnelllader.
Ein Konzept für den Antrieb ist der Radnabenmotor. Dabei ist jedes Rad mit einem eigenen Motor ausgestattet, der sich in der Regel innerhalb der Felge befindet. Bei dieser Art des Antriebes entfallen die zentrale Motoreinheit sowie die Antriebsstränge hin zu den Rädern, was den Gesamtaufbau vereinfacht. Jedoch wird dabei eine höhere ungefederte Masse in Kauf genommen und die Motoren sind stärker den Umwelteinflüssen ausgesetzt.
Als Antrieb für Elektroautos kommen verschiedene Antriebstypen in Frage:
Synchronmotor
Steht ein sparsamer Umgang mit elektrischer Energie und Leistungselektronik-Werkstoffen bei der Fahrzeugkonstruktion im Vordergrund, so nimmt die umrichtergeführte permanentmagneterregte Dreiphasen-Synchronmaschine eine Vorzugsstellung ein. Synchronmaschinen als Antriebsaggregat besitzen gegenüber Gleichstrommaschinen (mittlerer Leistung) den Vorteil, dass sie keine mechanischen Schleifkontakte für die Kommutierung benötigen, wodurch sie erheblich weniger verschleißanfällig sind und weniger Wartung benötigen. Der Umrichter arbeitet bei dieser Antriebsart im motorischen Betrieb als Dreiphasen-Wechselrichter, während er bei der Rekuperation im generatorischen Betrieb als Gleichrichter fungiert. Beim Schnell-Aufladen der Akkuzellen der Traktionsbatterie aus einem leistungsfähigen 400-V-Drehstromnetz kann der Umrichter zur Gleichrichtung eingesetzt werden, was sich bei entsprechend vorhandener Umrichterleistung - im Vergleich zum Aufladen mit haushaltsverträglichen 230-V-Ladegeräten - günstig in Bezug auf die erreichbare Ladegeschwindigkeit auswirkt. Die Elektromotoren, genauer gesagt, die permanentmagneterregten Synchronmaschinen, gelten als ausgereift.
Asynchronmotor
Als Alternative zum umrichtergeführten Synchronmaschinenantrieb kommt auch der umrichtergeführte Asynchronmaschinenantrieb in Frage. Der umrichtergeführte Asynchronmaschinenantrieb mit Kurzschlussläufer, ausgeführt als Doppelstabläufer, kann gegenüber dem umrichtergeführten Synchronmaschinenantrieb Vorteile erzielen, wenn das anzutreibende Fahrzeug entweder ein hohes Losbrech-Drehmoment besitzt oder aber, wenn besonders im unteren Drehzahlbereich hohe Beschleunigungswerte gefordert werden, also etwa dann, wenn das Fahrzeug eine hohe Agilität aufweisen soll. Im Prinzip lässt sich natürlich jede Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie für Servo-Antriebszwecke mit entsprechender Regelungselektronik ausregeln.
Gleichstrommotor
Alternativ zu den Dreiphasenmotoren kommen als Antrieb in Kleinfahrzeugen auch bürstenlose Gleichstrommotoren mit Regelung zum Einsatz. Dabei muss dann die Kommutierung durch eine elektronische Schaltung bewerkstelligt werden.
Quelle: Wikipedia