Start
"Elektromobilität - die neue Branche der Zukunft..."

Schaubild zum Aufbau eines reinen Elektroautos

Hier finden Sie ein aufbereitetes Elektroauto Schaubild (Infografik: Quelle VW Elektrofahrzeug, erweitert von elektromobilitaet.com) mit vereinfachten Konstruktionionsteilen (Fahrzeugteilen) eines Elektroautos. Zusätzlich bieten wir weiter unten diese Unterlagen für Lehrer bzw. Schüler das Schaubild zur Übung (oder als Arbeitsblatt/ Arbeitsfolien) mit auszufüllenden Punkten 1 bis 10 zum Download an, um dieses Thema später als Lehrstoff bei Schülern z.B. im Fach Physik ggf. über einen Test abzufragen und ausfüllen zu lassen.

Schematischer Aufbau eines Elektroautos (Elektromotor, Achse, Batterie)

  1. Ladeanschluss, Ladestecker
  2. Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie
  3. Leistungselektronik (Steuerung)
  4. Elektromotor
  5. Batterie-Management-System, BMS (App-fähig)
  6. Motorraum (Antriebs- & Nebenaggregate)
  7. Antiblockiersystem (ABS) & elektronisches-Stabilitätsprogramm (ESP)
  8. Rekuperation (Umwandlung kinetische Energie in elektrische Energie > Bremsen)
  9. Hochvoltkabel (von Ladedose zu Akku, 324V)
  10. Niedervoltbatterie (12 Volt, DC-Wandler)

Bauteile und Funktionen des Elektroauto Schemas

1. Der Ladeanschluss

Der Ladeanschluss dient als Schnittstelle zwischen dem öffentlichen Stromnetz und dem Akku von Elektroautos. Welcher Standard hier verwendet wird, hängt vom jeweiligen Modell ab. Bei einigen Kleinwagen reicht eine normale 230-Volt-Steckdose aus, die mit 16 Ampere abgesichert ist. Andere Modelle verwenden 400 Volt und 32 Ampere. Spezielle Ladestationen arbeiten mit Gleichstrom und einer Spannung von 400 Volt. Auch Ladeanschlüsse nach der Norm IEC-60309 in Verbindung mit der Norm IEC 62196 werden in der Praxis eingesetzt. Sie sind an ihren sieben Kontakten zu erkennen und bieten eine Ladeleistung von bis zu 43 Kilowatt pro Stunde. Das aktuelle Highlight stellen die Ladeanschlüsse nach der Norm VDE-AR-E 2623-2-2 dar, die technische Daten vom Fahrzeug erkennen und zu Abrechnungszwecken speichern können.

2. Die Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie

Die Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie ist der Energielieferant für ein Elektroauto. Die Lithium-Technologie erlaubt die Speicherung großer Strommengen und bietet die Chance einer Schnellladung. Dabei sind vier Unterarten dieser Akkus verfügbar:

  • Lithium-Polymer-Akku
  • Lithium-Titanat-Akku
  • Lithium-Mangan-Akku
  • Lithium-Eisenphosphat-Akku

Der Lithium-Mangan-Akku wird bei Elektroautos bevorzugt eingesetzt. Er verwendet an der Kathode als Aktivmaterial Lithium-Manganoxid, wobei die Anode selbst aus Graphit besteht. Dabei werden einzelne Speicherzellen zu einer so genannten Traktionsbatterie (auch Traktionsakku oder Zyklenbatterie genannt) kombiniert. Welche Ladekapazität ein Akku bietet, wird mit der Nennleistung angegeben. Diese Angabe erfolgt entweder in Amperestunden oder Wattstunden.

3. Die Leistungselektronik

Die Leistungselektronik stellt quasi „das Gehirn“ eines Elektroautos dar, mit dem der gesamte Antrieb gesteuert wird. Sie wandelt die vom Akku bereitgestellte Spannung in die Spannung um, die vom Motor benötigt wird. Beim Elektroauto sind Aufwärtswandler vorhanden, die auch Boost Converter genannt werden. Außerdem kommen in der Leistungselektronik für Elektroautos je nach Art des eingebauten Motors Bauteile wie Wechselrichter und Gleichstromsteller beispielsweise in Form der Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, oder kurz IGBT, zum Einsatz. Einige Elektrofahrzeuge verwenden Gleichrichter mit einer Phasenanschnittsteuerung, die auch als Vierquadrantenbetrieb bezeichnet wird. Sie bietet den Vorteil der Rückspeisung von Energie, die beispielsweise in Form der Bremsenergierückgewinnung in der Praxis angewendet wird. Weitere Elektrofahrzeuginfos finden Sie auch hier.

4. Der Elektromotor

Ein Elektromotor verwandelt elektrische Energie in kinetische Energie. Beim Motor kommen verschiedene Arten in Frage:

  • umrichtergeführter Dreiphasen-Synchron-Motor
  • Bürstenloser Gleichstrommotor
  • umrichtergeführter Synchronmotor
  • Reluktanzmotor
  • fremderregter Synchronmotor

Welcher Motortyp sich am besten eignet, hängt davon ab, ob der Schwerpunkt bei der Leistung, beim Energieverbrauch oder bei den Kosten der Herstellung gesetzt wird. Permanenterregte Synchronmotoren sind recht teuer, was daran liegt, dass dort Materialien wie Samarium oder Neodym benötigt werden. Asynchronmotoren werden bevorzugt, wenn der Fokus auf einem geringen Gewicht der Elektroautos liegt. Umrichtergeführte Synchronmotoren kommen bei geländegängigen Elektrofahrzeugen zum Einsatz, während bürstenlose Gleichstrommotoren bei der Sparte der Kleinwagen mit Elektroantrieb bevorzugt werden.

5. Das Batterie-Management-System (BMS)

Die Aufgabe des Batterie-Management-Systems ist die Regelung und Überwachung der Akkus von Elektroautos. Notwendig wird ein solches Steuersystem im Elektroauto deshalb, weil mehrere Akkuzellen zur Steigerung der nutzbaren Kapazität zu einem Cluster vereinigt werden. Sie dienen als Laderegler und sind für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung des Motors zuständig. Bei Lithium-Ionen-Akkus müssen beispielsweise beim Laden Spannungsschwankungen vermieden werden. Bei der Überwachung werden zum Beispiel folgende Kriterien permanent geprüft:

  • Ladezustand
  • Lastverteilung
  • Temperatur der einzelnen Zellen und des gesamten Akku-Blocks
  • Entwicklung der Ladekapazität

Die Besonderheit des Batterie-Management-Systems im Elektroauto ist, dass es gleichzeitig als Kommunikationsschnittstelle dient. Von diesem System können beispielsweise beim Anschluss an eine öffentliche Ladestation Daten übertragen werden, die einerseits der Erkennung der technischen Daten der Akkus und andererseits der Daten der Nutzer zu Abrechnungszwecken dienen.

6. Der Motorraum beim Elektroauto

Der Motorraum eines Elektroautos beherbergt den Motor, es sei denn, es handelt sich um ein Modell, welches mit einem Einzelradantrieb arbeitet, was heute in der Praxis aber kaum noch anzutreffen ist. Auch das Getriebe sowie die Kühlaggregate befinden sich im Motorraum. Wer die Starterbatterie, die Lichtmaschine und den Wasserbehälter für die Scheibenwaschanlage bei einem Elektroauto sucht, wird ebenfalls im Motorraum fündig. Ob sich auch die Akkus im Motorraum befinden, ist vom jeweiligen Modell abhängig. Sie können alternativ auch im Fahrzeugboden oder im Heckbereich verbaut sein. Auch die Bauteile der ESP- und ABS-Technik befinden sich im Motorraum.

7. ABS und ESP

Das Kürzel ABS steht für das Antiblockiersystem, welches bei Elektrofahrzeugen zum üblichen Standard gehört. Dabei handelt es sich um eine technische Weiterentwicklung der Zweikreisbremsanlage, die mit Zahn- oder Lochscheiben und einem Hallgeber verhindert, dass ein zu großer Bremsdruck zum Blockieren der Räder führt. Das Kernstück des Antiblockiersystems ist eine hydraulische Steuerung, die mit Magnetventilen den Druck steuert, der auf die Bremsen an den einzelnen Rädern übertragen wird.

Beim ESP handelt es sich um ein Assistenzsystem zur Regelung der Fahrdynamik, welches als Elektronisches Stabilitätsprogramm bezeichnet wird. Je nach Hersteller sind dafür aber auch folgende Bezeichnungen anzutreffen:

  • Dynamic Stability Control, kurz DSC
  • Vehicle Stability Control, kurz VSC
  • Vehicle Stability Assist, kurz VSA
  • Dynamic Stability and Traction Control, kurz DSTC

Die für die Steuerung der Fahrdynamik notwendigen Messgeräte sind Lenkwinkelsensoren, Drehzahlsensoren, Beschleunigungssensoren und Gierratensensoren für die Ermittlung der Querbeschleunigung. Die Steuerung des ESP ist in der Lage, bei Bedarf die Leistung des Motors gezielt zu drosseln.

8. Die Rekuperation

Der Begriff Rekuperation kommt aus dem Lateinischen und bedeutet Rückgewinnung. Im Elektroauto handelt es sich beim Rekuperator um ein technisches System, mit dem die beim Bremsen frei werdende Energie gewonnen und wieder in die Akkus eingespeist werden kann. Dabei kann die Einspeisung sowohl in den Hauptakku als auch bei Hybridfahrzeugen in die Starterbatterie erfolgen. Für die Energierückgewinnung wird die ohnehin in der Lichtmaschine des Fahrzeugs vorhandene Technik genutzt. Bremsen, die eine Energierückgewinnung unterstützen, werden als Rekuperationsbremsen bezeichnet. Sie sind nicht nur in Elektroautos anzutreffen, sondern werden inzwischen auch in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor eingebaut.

9. Das Hochvoltkabel

Als Hochvoltkabel wird bei einem Elektroauto die Verbindung zwischen dem Ladeanschluss und dem Akku-Block bezeichnet. Der Ladeanschluss befindet sich bei den meisten Modellen im hinteren Fahrzeugbereich, während die Akkus meistens im Fahrzeugboden untergebracht sind. Die Bezeichnung Hochvoltkabel trägt dieses Bauteil deshalb, weil es große Spannungen transportieren kann. Wie hoch diese Spannungen konkret sind, hängt von der Art der genutzten Stromquellen und dem Können der Ladesteuerung ab.

10. Die Niedervoltbatterie

Die Niedervoltbatterie in einem Elektroauto ist an einen Gleichspannungswandler, auch kurz DC-Wandler genannt, gekoppelt. Hier kann beispielsweise die an den Rekuperationsbremsen und an der Lichtmaschine gewonnene Energie gespeichert werden. Die Niedervoltbatterie dient in einem Elektroauto als Stromquelle für die Bordelektronik vom Steuergerät bis hin zum Autoradio. Außerdem dient die Niedervoltbatterie als Energielieferant für die Fahrzeugbeleuchtung.

Download Schema Elektroautoaufbau für Schulen zum Ausfüllen

Hier finden Sie das technische Schaubild vereinfacht mit Leerzeilen zum Ausfüllen und zusätzlich mit den passenden Beschriftungen im JPG-Format in der DIN-A4 Größe (rechter Mausklick => Ziel speichern unter => Speichern auf Medium). Bitte das jeweilige Elektroauto Schema im Querformat ausdrucken.

Opens external link in new window Download Schaubild Elektroautoaufbau zum Ausfüllen (JPG, 125 KB) >>

Opens external link in new window Download Schaubild Elektroautoaufbau mit Beschriftungen (JPG, 180 KB) >>

Sollten Sie die Elektroauto-Photos (Grafik) online verwenden, bitten wir um Qellverweis zu elektromobiliatet.com. Diese Fotos dürfen lediglich zu Bildungszwecken bzw. redaktionellen Zwecken mit Quelllink genutzt werden.

  • Aufbau Elektroauto zum Ausfüllen
  • Aufbau Elektroauto mit Beschriftung