1. Grundprinzip der Motoren von Elektroautos
Damit sich ein E-Auto in Bewegung setzen kann, benötigt es zwei Bestandteile, die als essenziell zu verstehen sind. Das ist zum einen der Akku als Energielieferant und der Elektromotor, der das Antriebselement verkörpert. Anstelle des Akkus wird auch oftmals von einer Batterie gesprochen, was letztlich auf die gleiche Komponente abzielt. Diese speichert die zuvor zugeführte elektrische Energie, damit sie vom Motor in mechanische – also in Bewegungsenergie – umgewandelt werden kann.
Zunächst fließt die Energie des Akkus in Richtung des Motors. Ein integriertes Management-System reguliert die Batteriezellen und gewährleistet somit, dass sie alle die gleiche Spannung aufbieten und die erforderte Leistung bereitstellen. Auf diese Weise ist dieser Regler dazu in der Lage, die Lebenszeit des im Auto verbauten Akkus zu verlängern und dafür zu sorgen, dass dieser möglichst wirtschaftlich und verlässlich arbeitet.
Im Motor befinden sich zwei verschiedene Typen von Magneten. Die Statoren sind – wie es ihre Bezeichnung bereits zu erkennen gibt – fest integriert. Dazu gibt es einen Rotor, welcher sich dreht. Bekanntermaßen ziehen sich zwei Magneten bei ungleichen Polen an, bei gleichen Polen stoßen sie sich indes ab. Durch die aus dem Akku stammende Energie verändern die Statoren ihre Pole permanent. Der in der Mitte befindliche Rotor wird derweil von den übrigen Magneten wechselseitig angezogen und abgestoßen, wodurch er sich um seine eigene Achse dreht. Die Folge ist eine Rotation, eine Drehbewegung. Sie sorgt dafür, dass sich letztlich die Räder des E-Autos in Gang setzen.
Damit während der Fahrt stets die geforderte Energie bereitgestellt wird, befinden sich zwischen dem Gaspedal und dem Regler sogenannte Potentiometer. Sie übermitteln die Information, wie viel elektrische Energie die Batterie freigeben soll. Weit verbreitet ist bei E-Autos zudem ein regeneratives Bremssystem. Alternativ lässt sich auch von einer Nutzbremse sprechen. Sie dient der Rekuperation, was nichts anderes als Rückgewinnung bedeutet. Und rückgewonnen wird dabei die bereits erzeugte Bewegungsenergie. Wenn das E-Auto bremst, kann ein Teil davon wieder in elektrische Energie verwandelt werden.
Elektromotoren haben den ganz entscheidenden Vorteil, dass sie bereits im Stand ihr volles Drehmoment zur Verfügung stellen können. Die komplette Zugkraft steht demnach von Beginn an bereit. Das erlaubt einen enormen Komfort beim Anfahren. Verbrennungsmotoren erreichen ihre Zugkraft unterdessen erst im Bereich zwischen 800 bis 1.000 Umdrehungen pro Minute. Schaltvorgänge sind beim E-Auto nicht mehr erforderlich, weswegen es ohne ein mehrstufiges Getriebe und eine klassische Kupplung auskommt.
Des Weiteren ist wichtig zu erwähnen, dass der Elektromotor ausgesprochen reibungsarm und somit ohne wirkliche Energieverluste arbeitet. Der Wirkungsgrad ist eine physikalische Größe, die das Verhältnis zwischen zugeführter und tatsächlich genutzter Energie beschreibt. Motoren von E-Autos besitzen einen sehr hohen Wirkungsgrad, der oftmals bei 80 bis 90 Prozent liegt. Teilweise ist sogar von 95 Prozent die Rede. Das heißt, nur eine sehr geringe Menge der zugeführten Energie wird nicht für das Fahren genutzt. Deutlich schlechter zeigt sich die Bilanz bei Verbrennungsmotoren. Im Schnitt erreichen Benziner einen Wirkungsgrad von etwa 30 Prozent, während er bei Dieselfahrzeugen mit 40 Prozent noch etwas höher angesiedelt ist. Der Rest wird in Wärme umgewandelt, die für das Fahren selbst keine Rolle spielt.
Eine Besonderheit von E-Autos ergibt sich aus den unterschiedlichen Hersteller-Konzepten wo im Fahrzeug die Motoren verbaut werden. Einige haben den E-Motor klassisch unter der Motorhaube, andere verfügen über zwei Elektromotoren, jeweils einen für jede Achse. Daraus ergibt sich, dass E-Autos oftmals über Allradantrieb verfügen. Dritte und letzte Variante – beispielsweise im Model S von Tesla realisiert – jedes einzelne Rad erhält zum Antrieb einen separaten Elektromotor, wobei jeder einzelne von einem großen Akku gespeist wird. Diese Variante eröffnet eine komplett neue Platzaufteilung und ermöglicht ein sportlicheres Fahrverhalten. Besagtes Model S hat beispielsweise Kapazität für einen Kofferraum vorn und einen hinten, da der Motor diesen Raum nicht einnimmt. Zudem hat die Bauweise einen extrem niedrigen Fahrzeugschwerpunkt zur Folge, was die Traktion und somit sportliches Fahrverhalten begünstigt.