Wie funktionieren Elektroautos? Erklärung der Motoren und Batterien für Elektrofahrzeuge

Elektrofahrzeuge funktionieren grundsätzlich anders als herkömmliche Autos. Verbrennungsmotoren haben viele bewegliche Teile, und obwohl Elektrofahrzeuge ihre eigene Komplexität haben, sind sie viel digitaler als mechanisch. Schauen wir uns genauer an, wie Elektrofahrzeuge genau funktionieren.

Wie funktioniert ein EV-Akku?

Anstelle von Benzin beziehen Elektrofahrzeuge ihren Strom aus einem Batteriepaket, das sich normalerweise entlang der Unterseite des Autos erstreckt, um das Gewicht so gering wie möglich zu halten. Es besteht aus mehreren Modulen, die wiederum in einzelne Batteriezellen unterteilt sind, deren Größe einer AA-Batterie ähnelt. Zwischen den Zellen verläuft eine Kühlmittelschicht, da heiße Batterien explodieren. Ein Batteriemanagementsystem reguliert das Kühlmittel und sorgt dafür, dass jede Zelle im gleichen Tempo entladen wird, was die Lebensdauer des Akkus verlängert.

Wir haben einen ganzen Artikel darüber wie Batterien funktionieren, aber die Kurzfassung besagt, dass Elektronen durch einen Stromkreis gezogen werden, indem Lithiumatome von einer Seite einer Batterie zur anderen bewegt werden. Die Elektronen wollen diesen Lithium-Ionen folgen, doch eine Trennmembran innerhalb der Batterie verhindert, dass sie mitfahren. Daher müssen sie durch Kabel verlaufen, die auch unsere Telefone, Tablets, Glühbirnen, Computer und Autos mit Strom versorgen. Wenn Sie eine Batterie aufladen, ziehen Sie die Lithiumatome zurück auf ihre ursprüngliche Seite der Batterie, indem Sie sie mit Elektronen aufladen.

Wie funktioniert ein EV-Wechselrichter?

Die meisten Ihrer Heimelektronikgeräte funktionieren mit Wechselstrom. Das bedeutet, dass die Elektronen in festgelegten Abständen ständig durch die Drähte hin- und herwandern. Batterien funktionieren jedoch weiter Gleichstrom, also werden Elektronen einfach in einem gleichmäßigen Strom in eine Richtung geschleudert. Ein Elektrofahrzeug verwendet einen Wechselrichter, um den Strom seines Batteriepakets von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, bevor er den Motor erreicht. Dies ist ein wichtiger Schritt, da sich die vom Wechselrichter vorgenommene Änderung der Wechselstromfrequenz direkt auf die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs auswirkt.

Wie funktioniert ein EV-Motor?

Elektroautomotoren wandeln Elektrizität in Bewegung um, indem sie ein rotierendes Magnetfeld erzeugen. Ein Zylinder namens Stator enthält eng gewickelte Kupferdrähte, durch die der vom Wechselrichter kommende Wechselstrom fließt. Da der Strom alterniert, wechseln Nord- und Südpol dieser Magnetfelder hin und her. Durch den Betrieb verschiedener Schaltkreise mit leicht unterschiedlichen elektrischen Frequenzen dreht sich das gesamte Magnetfeld.

Im Inneren des Stators spürt ein frei schwebender Rotor die Wirkung all dieser rotierenden Magnetfelder. Während der Strom durch den Stator fließt, bewirkt die magnetische Anziehung, dass sich der Rotor dreht, um ihn einzuholen. Schließlich werden die Magnetpole des Rotors, die denen des Stators entgegengesetzt sind, angezogen und die gleichen Pole stoßen sich ab. Je mehr Energie durch den Stator gepumpt wird, desto schneller dreht sich das Magnetfeld. Der Rotor bewegt eine Achse, die die Räder des Elektrofahrzeugs dreht. Da die von einem Elektrofahrzeugmotor erzeugte Leistung beträchtlich ist, reduziert eine notwendige Komponente, ein sogenanntes Reduzierstück, die Kraft auf das gewünschte Niveau, bevor sie vom Rotor auf die Räder übertragen wird.

EV-Motoren sind nicht nur Motoren – sie können auch wie Generatoren wirken. Wenn Sie Ihr Elektrofahrzeug bremsen, dreht die mechanische Kraft des langsamer werdenden Fahrzeugs den Rotor, wodurch Strom durch den Stator zurück zur Batterie fließt.

Da ein Großteil der Kraft, die zum Verlangsamen eines Fahrzeugs benötigt wird, in regeneratives Bremsen umgewandelt wird, unterliegen die Bremsbeläge eines Elektrofahrzeugs einem geringeren Verschleiß als bei einem normalen Auto. Elektrofahrzeuge sind in allen Bereichen deutlich weniger mechanischer Belastung ausgesetzt, nicht nur beim Bremsen. Elektroautomotoren unterliegen nicht wie Verbrennungsmotoren wiederholten explosiven chemischen Reaktionen und übertragen diese Lineare Kraft eines Kolbens in Rotationskraft (Drehmoment) über eine Kurbelwelle umwandeln oder sich auf ein Schwungrad verlassen, um variierende Kräfte zu stabilisieren Eingang. Insgesamt sind dies gute Nachrichten für die Reparaturkosten von Elektrofahrzeugen.

Hoffentlich gibt dies einen Einblick in das Innenleben eines Elektrofahrzeugs. Elektrofahrzeuge erobern die Welt, daher ist es wahrscheinlich gut, dass Sie ein oder zwei Dinge über ihre Funktionsweise wissen.

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