werden Elektromotoren
Elektrofahrzeuge wandeln die in ihren Lithium-Ionen-Batterien gespeicherte elektrische Energie in mechanische Energie um, die die Räder antreibt. Diese Kraft wird über einen Elektromotor, der unterschiedlicher Bauart sein kann, auf die Rotoren übertragen. Zu den heute in Elektrofahrzeugen beliebten Elektromotoren gehören bürstenlose Gleichstrommotoren, Permanentmagnet-Synchronmotoren und Wechselstrom-Induktionsmotoren.
In einem typischen Elektromotor gibt es einen stationären Teil, den Stator, und einen rotierenden Teil darin, den Rotor. Jedes dieser Teile verfügt über stromdurchflossene Spulen, die abwechselnd abstoßende und anziehende Magnetfelder erzeugen. Durch wiederholtes Umschalten der Polarität dieser Felder dreht sich der Rotor kontinuierlich und erzeugt eine elektromotorische Kraft, um das Auto anzutreiben.
Die Elektromotoren in Elektrofahrzeugen müssen in der Lage sein, bei allen Geschwindigkeiten ein sofortiges und konstantes Drehmoment bereitzustellen, leise zu arbeiten und wenig Wartung zu erfordern. Sie müssen außerdem in einem weiten Temperaturbereich effizient arbeiten können und weniger Batteriekapazität des Fahrzeugs verbrauchen als ein Verbrennungsmotor (ICE).
Die meisten Elektrofahrzeuge nutzen Gleichstrommotoren aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte, geringen Geräuschentwicklung und ihres effizienten Betriebs. Sie verfügen typischerweise über drahtgewickelte Pole am Stator und einen Rotor aus Permanentmagneten, deren Größe von zweipoligen bis hin zu achtpoligen Paaren mit abwechselnden Nord- und Südpolen variieren kann. Der Rotor ist über Zahnräder oder Riemen mit der Welle des Motors verbunden, die vom Motor angetrieben werden.
Wie werden Elektromotoren in Elektrofahrzeugen (EVs) eingesetzt?
Elektromotoren können luft- oder flüssigkeitsgekühlt sein. Bei den meisten Elektrofahrzeugen ist der Motor luftgekühlt, da er weniger Strom verbraucht als flüssigkeitsgekühlte Modelle. Die Kühlmethode ist wichtig, da Elektromotoren sehr hitzeempfindlich sind und für eine optimale Leistung auf einer sicheren Temperatur gehalten werden müssen.
Bei der Auswahl eines Elektromotors für ein Elektrofahrzeug sind viele Dinge zu berücksichtigen, darunter der Preis, der Platzbedarf und die Art und Weise, wie er genutzt wird. Zu den weiteren zu berücksichtigenden Faktoren gehört, wie viel Leistung der Motor erzeugen muss und welchen Fahrbedingungen er ausgesetzt sein wird.
Die Leistungselektronik in einem Elektrofahrzeug liefert die Spannung an den/die Elektromotor(en) basierend auf der Stellung des Gaspedals. Es ist auch möglich, dass die Motoren ihre Drehrichtung umkehren und Strom erzeugen, indem sie den Rotor über den AC-Induktionsprozess rückspeisen, um eine RMF zu erzeugen, die Strom über den DC-AC-Wechselrichter zurück in die Batterie sendet. Dieser Vorgang wird als regeneratives Bremsen bezeichnet und trägt dazu bei, die Reichweite der Batterie zu verlängern.
Eine weitere Art von Elektromotor, der in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden kann, ist der geschaltete Reluktanzmotor (SRM). Dabei werden Hystereseeffekte genutzt, um im Rotor ein eigenes rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, das aufgrund von Trägheits- und Hystereseverlusten hinter dem durch das statische Magnetfeld am Stator erzeugten zurückbleibt. Zum Starten dieses Motortyps ist eine spezielle elektronische Schaltung erforderlich, da er nicht selbststartend sein kann. Trotz dieser Einschränkungen findet sich diese Art von Elektromotor in einigen Elektrofahrzeugen wie dem Tesla Model S und dem Tata Tigor EV.