HEV, PHEV, FCEV oder BEV: Kennen Sie die Abkürzungen?

HEV, PHEV, BEV, FCEV.... Verlieren auch Sie sich gelegentlich in diesem Labyrinth von Abkürzungen? Dieser Artikel wird Ihnen helfen, sich zurechtzufinden! Elektrofahrzeug ist ein weit verbreiteter Begriff, der im weitesten Sinne jedes Auto umfasst, das Strom für den Antrieb verwendet. Elektrofahrzeuge können in Batterie-Elektrofahrzeuge, englisch «battery electric vehicles» (BEV), Hybrid-Elektrofahrzeuge, englisch «hybrid electric vehicles» (HEV) und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge, englisch «fuel cell electric vehicles» (FCEV) unterteilt werden.

Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV)

Batterie-Elektrofahrzeuge (BEV) sind für den Antrieb ausschließlich auf Elektromotoren angewiesen. Sie beziehen ihren Strom hauptsächlich aus Ladestationen und speichern ihn in Batteriesätzen. Ein Beispiel für diese Art von Elektrofahrzeug ist der Volkswagen e-Golf oder viele bevorstehende Modelle wie der ŠKODA CITIGO (2019), VW ID (2020) und der SEAT el-Born (2020).

Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV)

Hybrid-Elektrofahrzeuge unterscheiden sich von BEVs dadurch, dass ihr Elektromotor immer noch von einem Verbrennungsmotor begleitet wird. Ein Beispiel für diesen Typ ist der Audi A3 e-tron oder der bevorstehende ŠKODA SUPERB PHEV (2019).

Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV)

Ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV), hat wie ein BEV nur einen Elektromotor, verwendet aber ein anderes Verfahren zum Speichern und Beziehen von Strom. In FCEVs wird ein Grossteil der Traktionsbatterie durch einen Wasserstofftank und eine Reihe von Brennstoffzellen ersetzt, in denen durch eine chemische Reaktion Wasserstoff in Strom und Wasserdampf umgewandelt wird. Das mag nach einer vielversprechenden Lösung klingen. Wenn aber die Komplexität des Designs und die Produktionskosten berücksichtigt werden, ist diese Technologie noch weit entfernt.

Bei Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs) können weitere Unterformen unterschieden werden. Dies kann anhand zwei Unterscheidungskriterien erfolgen.

Einteilung nach Anordnung des Antriebsstrangs

Eine Variante ist die Unterscheidung nach der Anordnung des Antriebsstrangs in Serien-, Parallel- und Powersplit-Hybride.

SERIELL-HYBRID

Ein serieller Hybrid wird mechanisch immer vom Elektromotor angetrieben während der Verbrennungsmotor als Generator arbeitet und somit keine mechanische Verbindung zum Antrieb hat. Im Stadtverkehr und vor allem im Stop-and-Go-Bereich, wo die Verbrennungsmotoren konventioneller Autos weniger effizient sind, kommt dieser Hybrid zum Einsatz. Ein Beispiel hierfür ist der BMW i3 mit Range Extender.

PARALLEL-HYBRID

Bei einem parallelen Hybrid sind Verbrennungsmotor und Elektromotor in der Reihe geschaltet. Damit können entweder der Verbrennungsmotor allein, der Elektromotor allein oder beide kombiniert auf den Antriebsstrang wirken. Gegenüber dem Seriell-Hybrid ist er effizienter bei höheren Geschwindigkeiten, wo er bei Bedarf das Potenzial der Zwei-Motoren-Kombination nutzen kann. Ein Beispiel hierfür ist der Honda Civic Hybrid.

POWERSPLIT-HYBRID ODER MISCH-HYBRID

Leistungsverzweigende Hybride können zwischen dem Serien- und dem Parallelmodus wechseln, um die Vorteile der einzelnen Modi optimal zu nutzen. Das bedeutet, dass er sowohl rein von einem Elektromotor, rein von einem Verbrennungsmotor oder von einer Kombination aus beidem angetrieben werden kann. Ein Beispiel hierfür ist der Opel Ampera.

Einteilung nach Hybridisierungsgrad

Eine weitere Variante klassifiziert hybride Elektroautos nach dem Leistungsanteil des elektrischen Antriebs als Mikro-, Mild-, Voll- und Plug-in-Hybride.

DER MICRO HYBRID

Ein Mikrohybrid unterscheidet sich von einem gewöhnlichen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor nur durch sein Start-Stopp-System und die Rückgewinnung der Bremsenergie (Rekuperation). Ein Mikrohybrid nutzt diese gewonnene Energie zum Aufladen der 12V-Batterie, was zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors und damit zu niedrigeren CO2-Emissionen führt. (Das mag sehr offensichtlich scheinen, jedoch waren Mikrohybride vor fünf bis zehn Jahren weltweit ein grosses Gesprächsthema).

DER MILD-HYBRID

Der Mild-Hybrid ist mit einem Elektromotor ausgestattet, verwendet aber dennoch einen Verbrennungsmotor, um die Räder während einer Fahrt anzutreiben. Die Rolle des Elektromotors im Verkehr besteht darin, den Verbrennungsmotor beispielsweise beim Anfahren oder Beschleunigen zu unterstützen. Er wird tendenziell von einer Hilfsbatterie mit größerer Stromkapazität begleitet, um das regenerative Bremsen zu verbessern. Dies wiederum steigert die Kraftstoffeffizienz weiter und senkt damit den CO2-Ausstoss.

DER FULL HYBRID

Ein Full Hybrid kann bei Bedarf rein mit Elektroantrieb gefahren werden und ist daher auch die Voraussetzung für einen seriellen Hybrid. Der einzig limitierende Faktor für den rein elektrischen Modus ist die Batteriekapazität.

DER PLUG-IN HYBRID

Aus technischer Sicht ist ein Plug-in-Hybrid im Wesentlichen ein Vollhybrid mit zusätzlicher Technologie. Der Unterschied zwischen einem Vollhybrid und einem Plug-in-Hybrid (PHEV) besteht darin, dass die Elektrofahrzeugbatterie des Vollhybrids ausschliesslich über regeneratives Bremsen oder den Verbrennungsmotor geladen wird, während die vergrösserte Traktionsbatterie des Plug-in-Hybrids auch über eine Steckdose oder Ladestation geladen werden kann. Dadurch kann er heute in der Regel 50 Kilometer allein mit Strom zurücklegen, ohne den Verbrennungsmotor zu zünden. Dies wird vor allem in den Innenstädten zu einem grossen Vorteil. Eine der wesentlichen Folgen dieses Systems ist, dass es die niedrigsten CO2-Emissionen aller oben beschriebenen Hybridtechnologien verursacht.

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Wie funktionieren Elektroautos? 10 Fragen und Antworten

Wie funktionieren Elektroautos genau? Worin unterscheiden sie sich von Autos mit Verbrennungsmotor? Wie zuverlässig sind sie? Wir haben klare und leicht verständliche Antworten auf alle Ihre brennenden Fragen.

Das elektrische Zeitalter ist angebrochen. Elektroautos werden bald zu einem festen Bestandteil unseres täglichen Lebens. Allein die Marken des VW-Konzerns sollen bis im Jahr 2025 rund 50 rein elektrische Modelle auf den Markt bringen. Und doch bleibt die Art und Weise, wie sie funktionieren, für viele Fahrer ein großes Rätsel. Elektroautos strahlen etwas Futuristisches aus, scheinen komplex, verwirrend und technologisch fremd zu sein, obwohl sie in vielerlei Hinsicht einfacher sind als Autos mit Verbrennungsmotor

FAQ - Wie funktionieren Elektroautos?

1. Worin unterscheidet sich ein Elektromotor von einem Verbrennungsmotor?

Das Prinzip der Energieumwandlung in eine mechanische Bewegung ist unterschiedlich. Während ein Verbrennungsmotor bei der Kraftstoffverbrennung auf die Thermodynamik angewiesen ist, machen Elektromotoren diese Umwandlung, indem sie die elektromagnetischen  Kräfte nutzen. Diese entstehen, wenn ein elektrischer Strom ein Magnetfeld durchläuft. Ein Verbrennungsmotor verfügt über einen Kurbelmechanismus (Zylinder, Kolben, Ventile, Kurbelwelle usw.), während Elektromotoren auf nichts anderes als Stator und Rotor (und deren gegenseitige Wechselwirkung) setzen, um Fahrzeuge anzutreiben.  Darüber hinaus kann dieser Elektromotor als Generator fungieren, so dass beim Bremsen oder Abbremsen die  Energie an die Batterie zurückgeführt und wieder aufgeladen werden kann.

2. Inwiefern unterscheiden sich Elektromotor und Verbrennungsmotor in der Praxis?

Die Leistungsbänder und Drehmomente der beiden Motoren sind sehr verschieden. Während Leistung und Drehmoment eines Verbrennungsmotors mit der Drehzahl bis zum Erreichen des oberen Drehzahlbereichs zunehmen, wird in einem Elektromotor das maximale Drehmoment von fast Null Umdrehungen abgegeben und nimmt mit Erreichen der höchsten Drehzahl ab. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Elektroauto beim Start die grösste Traktion und damit eine relativ hohe Dynamik hat. Zudem bedeutet der sehr große Drehzahlbereich eines Elektromotors, dass er ohne mehrgängiges Kupplungsgetriebe auskommt. Damit kommt Ihr Elektroauto mit einem einzigen Gang oder einem Untersetzungsgetriebe aus - vom Stillstand bis zur Höchstgeschwindigkeit.

3. Wie wird die Leistung eines Elektroautos berechnet?

Die Berechnung der Leistung ist nicht so einfach wie bei herkömmlichen Autos. In einem Elektroauto basiert die Gesamtleistung nicht nur auf dem, was der Antriebsstrang liefert, sondern wird auch von der Batterieleistung beeinflusst. Da es sich dabei immer um den vom gesamten Antriebssystem bestimmten Wert handelt, kann der Antrieb auch so ausgelegt sein, dass beispielsweise seine technische Basis für verschiedene Leistungsvarianten gleich ist und die endgültige Leistung des Fahrzeugs allein davon abhängt, mit welchen Batteriegrössen er kombiniert wird.

4. Wie wird der Verbrauch gemessen?

Bei Elektroautos gibt der Verbrauch den Energieverbrauch in Kilowattstunden pro 100 Kilometer Fahrt an (kWh/100 km). Auf der Instrumententafel sehen Sie, wie bei herkömmlichen Autos, Informationen über den momentanen und durchschnittlichen Verbrauch. Darüber hinaus wird auch die Menge an regenerierter Energie angezeigt, die an die Batterien zurückgeführt wird.

5. Wie sieht es mit der Wartung und Lebensdauer von Elektromotoren aus?

Da der Hauptteil und auch der einzige sich bewegende Teil eines Elektromotors der Rotor ist, ist der Wartungsaufwand im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor verhältnismässig klein. Es ist kein Ölwechsel oder Austausch von Kraftstoff- oder Luftfilter erforderlich. Es handelt sich in der Regel um Maschinen mit hoher Drehzahl, so dass sie gut konstruiert sein müssen (insbesondere die Lager). Im Allgemeinen erfordert der elektrische Antrieb aber weniger Wartung als ein herkömmlicher Motor.

6. Welche Achse treibt der Elektromotor an?

Ein Elektromotor kann entweder an der Vorder- oder Hinterachse montiert werden. Im Allgemeinen ist jedoch ein Hinterradantrieb besser geeignet für ein Elektroauto, da der Elektromotor sein starkes Drehmoment besser und effizienter auf den Boden übertragen kann. Der vollelektrische Allradantrieb kann ganz einfach durch Hinzufügen eines zweiten Elektromotors an der Vorderachse realisiert werden.

5. Wie sieht es mit der Wartung und Lebensdauer von Elektromotoren aus?

Da der Hauptteil und auch der einzige sich bewegende Teil eines Elektromotors der Rotor ist, ist der Wartungsaufwand im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor verhältnismässig klein. Es ist kein Ölwechsel oder Austausch von Kraftstoff- oder Luftfilter erforderlich. Es handelt sich in der Regel um Maschinen mit hoher Drehzahl, so dass sie gut konstruiert sein müssen (insbesondere die Lager). Im Allgemeinen erfordert der elektrische Antrieb aber weniger Wartung als ein herkömmlicher Motor.

7. Haben alle Elektroautos den gleichen Motortyp?

So wie sich verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren entwickelt haben, gibt es auch bei Elektromotoren vielfältige Möglichkeiten und Variationen. Der Typ hängt immer von den Eigenschaften des Fahrzeugs ab. Etwas detaillierter ausgedrückt sind Drehstromsynchronmotoren, oft mit Permanentmagneten, am weitesten verbreitet, ebenso wie Asynchronmotoren oder deren Varianten. Ein integraler Bestandteil dieser Motoren ist in der Regel eine Leistungselektronik, die entweder direkt in den Motor integriert oder separat montiert und dann über drei starke Phasenleiter mit dem Motor gekoppelt werden kann.

8. Gibt es einen Unterschied zwischen den Elektromotoren in Plug-In-Hybriden und in reinen Elektroautos?

Ja, bei der Konstruktion eines reinen Elektroautos wird davon ausgegangen, dass es keine andere Art von Antrieb im Auto geben wird, so dass dies nicht berücksichtigt werden muss. Dadurch kann der Motor optimal auf die erforderlichen Drehmomente und Leistungen, Drehzahlen und Fahrzeugoptionen ausgelegt werden. Die Konstruktion des Hybridmotors hingegen muss auch die Eigenschaften des Verbrennungsmotors berücksichtigen, der mit dem Elektromotor zusammenarbeiten soll. Dabei liegt der Schwerpunkt auf mechanischen Verbindungsmöglichkeiten, Betriebstemperaturen, Drehzahlen und dem Leistungsband. Auch die Antriebssteuerung ist komplexer. Das Fahrzeug muss sich rein elektrisch, mit einem Verbrennungsmotor oder im kombinierten Modus und immer mit optimalem Energieeinsatz bewegen können.

9. Ist es wahr, dass es vor mehr als einem Jahrhundert Elektrofahrzeuge gab?

Die ersten Versuche, ein Elektroauto zu bauen, gehen auf das Jahr 1835 zurück (48 Jahre vor dem Bau des ersten Benzinmotors) und wurden - unabhängig voneinander - in Italien und den Niederlanden unternommen. Persönlichkeiten wie Ferdinand Porsche und der tschechische Erfinder František Křižík arbeiteten um die Jahrhundertwende an der Entwicklung von Elektrofahrzeugen (Křižík enthüllte damals sogar ein LAURIN & KLEMENT Auto). Im Jahr 1900 wurden in den USA mehr Elektrofahrzeuge als Autos mit Verbrennungsmotor gefahren, und das erste Auto, das 100 km/h durchbrach, wurde ebenfalls elektrisch angetrieben. Diese Autos verwendeten jedoch schwere Bleibatterien und hatten eine kurze Reichweite. Die Einführung der Serienproduktion von Autos und die Massenanwendung von Verbrennungsmotoren mit einer komfortableren Reichweite führten schliesslich über viele Jahre lang dazu, dass die Weiterentwicklung von elektrischen Antrieben vernachlässigt wurde.

10. Warum werden heute wieder Elektromotoren entwickelt?

Der Boom der modernen E-Mobilität wird sowohl durch die Notwendigkeit der Reduzierung der Abgas- und CO2-Emissionen, als auch durch die schnelle Entwicklung und Verfügbarkeit neuer Technologien angetrieben. Moderne Lithium-Batterien sind deutlich besser in der Lage, die notwendige Energie zu speichern und freizusetzen. Sie haben eine eigene Steuerelektronik, sie kommunizieren mit dem gesamten System des Autos, und ihre Weiterentwicklung schreitet rasch voran. Ebenso können heutige Halbleiterkomponenten wesentlich größere Ströme verlustarm übertragen und leistungsstarke Elektromotoren effizient steuern und regeln. Die zunehmende Verfügbarkeit von Ökostrom aus erneuerbaren Quellen und die Pläne zum Ausbau der Ladestationeninfrastruktur haben ebenfalls eine Rolle gespielt in der jüngsten Förderung der Elektromobilität.

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