Elektroantrieb: Die Zukunft der Mobilität neu gestalten

Da die weltweite Aufmerksamkeit für eine nachhaltige Entwicklung zunimmt, elektrischer Antrieb Die Technologie verändert die Automobilindustrie in einem beispiellosen Tempo. Es ist nicht nur der Kern von Elektrofahrzeugen; Es ist ein wichtiger Treiber für die Energiewende und die Reduzierung der CO2-Emissionen.

Was ist Elektroantrieb?

Elektrischer Antrieb , auch bekannt als elektrischer Antriebsstrang oder elektrisches Antriebssystem ist ein System, das elektrische Energie als Energiequelle zum Antrieb eines Fahrzeugs oder Geräts nutzt. Zu seinen Kernkomponenten gehören typischerweise ein Elektromotoder, ein Wechselrichter (oder Motorcontroller) und ein Getriebe (oder Untersetzungsgetriebe) sowie eine Batterie, die die Energie liefert. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor (ICE) bieten elektrische Antriebssysteme einen höheren Wirkungsgrad, schnellere Reaktionszeiten und geringere Betriebsgeräusche.

Kernkomponenten eines elektrischen Antriebssystems

1. Elektromotor : Das „Herz“ des elektrischen Antriebssystems. Es wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um, um die Räder anzutreiben. Zu den gängigen Typen gehören:

   • Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) : Klein, leicht und mit hoher Leistungsdichte ist es derzeit die gängige Wahl für Personenkraftwagen.

   • Induktionsmotor : Geringere Kosten und einfacherer Aufbau, aber seine Leistungsdichte und Effizienz sind etwas schlechter als bei einem PMSM.

   • Geschalteter Reluktanzmotor (SRM) : Einfache und langlebige Struktur, aber Lärm- und Vibrationskontrolle sind anspruchsvoller. Es wird hauptsächlich in bestimmten Nutzfahrzeugen eingesetzt.

2. Motorsteuerung/Wechselrichter : Das „Gehirn“ des Systems. Es ist dafür verantwortlich, den Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln und die Geschwindigkeit und das Drehmoment des Motors zu steuern, wodurch das Fahrzeug beschleunigt, abgebremst und regeneratives Bremsen ermöglicht wird. Die Qualität der Steuerungsalgorithmen wirkt sich direkt auf die Leistung, Effizienz und Stabilität des Systems aus.

3. Reduzierer : Da die Höchstgeschwindigkeit eines Elektromotors viel höher ist als die eines Verbrennungsmotors, ist ein Untersetzungsgetriebe erforderlich, um die Drehzahl zu senken und gleichzeitig das Drehmoment zu verstärken, um es an die Anforderungen der Räder anzupassen. Im Gegensatz zu einem komplexen herkömmlichen Getriebe verwendet das Untersetzungsgetriebe in einem Elektrofahrzeug typischerweise eine einfache einstufige oder zweistufige Getriebestruktur für eine effiziente und kompakte Leistungsübertragung.

Vorteile der elektrischen Antriebstechnik

• Hohe Effizienz : Elektromotoren haben einen Energieumwandlungswirkungsgrad von über 90 %, der den 30–40 % eines Verbrennungsmotors weit überlegen ist. Dadurch wird weniger Energie verschwendet und die Fahrzeuge haben eine größere Reichweite.

• Schnelle Reaktion : Ein Elektromotor kann beim Start sofort das maximale Drehmoment liefern und sorgt so für eine kraftvolle und sofortige Beschleunigung für ein einzigartiges Fahrerlebnis.

• Einfache Struktur : Im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor besteht ein elektrisches Antriebssystem aus weniger Teilen, was zu geringeren Wartungskosten und höherer Zuverlässigkeit führt.

• Geringer Lärm und Vibration : Elektromotoren laufen reibungslos und geräuscharm, was den Fahrkomfort deutlich erhöht.

• Umweltfreundlich : Elektrofahrzeuge erzeugen während der Fahrt keine Abgasemissionen, was zur Verbesserung der städtischen Luftqualität beiträgt und eine wirksame Möglichkeit ist, „Null-Emissionen“ zu erreichen.

Zukünftige Trends im Elektroantrieb

1. Integration und Modularität : Um die Raumausnutzung zu verbessern und Gewicht und Kosten zu reduzieren, werden künftige elektrische Antriebssysteme in Richtung Elektroantrieb gehen „3-in-1“ oder „Multi-in-1“ Integration. Dazu gehört die Kombination von Elektromotor, Wechselrichter und Untersetzungsgetriebe in einer einzigen kompakten Einheit und sogar die Integration des On-Board-Ladegeräts (OBC) und des DC-DC-Wandlers.

2. Halbleiter mit großer Bandlücke : Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) werden häufig in Wechselrichtern verwendet. Ihre hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Frequenz und geringe Verluste können die Leistungsdichte und Effizienz elektrischer Antriebssysteme deutlich steigern.

3. Mehrmotoriger Antrieb : Fahrzeuge mit Doppel- oder Vierfachmotoren können eine präzisere Torque-Vectoring-Steuerung erreichen und so das Handling und die Sicherheit verbessern. Dies kommt insbesondere bei Hochleistungs- und Geländefahrzeugen häufig vor.

4. Plattform für elektrische Antriebsstränge : Autohersteller bauen standardisierte Plattformen für elektrische Antriebsstränge, die für verschiedene Fahrzeugmodelle geeignet sind. Dies ermöglicht Skaleneffekte und reduziert die F&E- und Herstellungskosten.

Abschließend: elektrische Antriebstechnik ist die zentrale treibende Kraft der zukünftigen Automobilindustrie. Mit fortschreitender Technologie werden elektrische Antriebssysteme effizienter, kompakter und intelligenter und ermöglichen uns eine umweltfreundlichere, komfortablere und sicherere Art des Reisens. Es handelt sich nicht nur um eine technologische Innovation; Es ist eine tiefgreifende Umgestaltung unseres zukünftigen Lebensstils.