Immer mehr Menschen profitieren durch den Kauf eines neuen E-Autos von den Vorteilen der Elektromobilität. Dazu gehören etwa wie die hohe Kaufprämie, die wachsende Reichweite und eine immer bessere Ladeinfrastruktur.

E-Auto: Reichweiten-Top-5 laut WLTP

Ausgewählte Produkte in tabellarischer Übersicht
1.
Mercedes EQS (WLTP-Reichweite bis zu 785 km)
UVP ab 107.327 EUR, Ersparnis: bis zu 6235  EUR
2.
Tesla Model S Long Range (WLTP-Reichweite bis zu 663 km)
UVP ab 101.990,00 EUR
3.
BMW iX (WLTP-Reichweite bis zu 630 km)
UVP ab 77.300 EUR, Ersparnis: bis zu 13.386  EUR
4.
Ford Mustang Mach-E (WLTP-Reichweite bis zu 610 km)
UVP ab 56.500 EUR, Ersparnis: bis zu 10.291  EUR
5.
BMW i4 (WLTP-Reichweite bis zu 591 km)
UVP ab 59.200 EUR, Ersparnis: bis zu 12.090  EUR

Aber wie funktioniert ein Elektroauto? Aus welchen Komponenten besteht ein Elektroantrieb? Wie kommt der Strom ins Auto, wo wird er gespeichert, und wie wird er genutzt? AUTO BILD gibt Antworten auf die wichtigsten Fragen zur Funktion eines E-Autos – und welchen Preisvorteil es hat!

Die Architektur – wie funktioniert ein Elektroauto?

Der Antrieb eines Elektroautos besteht im Wesentlichen aus einem Akku, einem Motor (oder auch mehreren) sowie einem Lade- und Leistungsmanagement. So wie beim Modularen E-Antriebs-Baukasten (MEB) von Volkswagen wird meist die sogenannte "Skateboard-Architektur" verwendet. Dabei liegt die Batterie gut geschützt und platzsparend im Unterboden, die anderen Komponenten sitzen an Vorder- und Hinterachse.
VW MEB
Der Modulare E-Antriebs-Baukasten (MEB) von VW mit der sogenannten Skateboard-Architektur.
Alle Teile sind durch Hochvolt-Kabel miteinander verbunden. Im System liegen meist 408 Volt Spannung an, also deutlich mehr als an der heimischen Steckdose (230 V). Es können aber bis zu 800 Volt sein, wie beim Porsche Taycan, beim Hyundai Ioniq 5 oder beim Kia EV6.
Überhaupt funktionieren alle E-Autos zwar grundsätzlich gleich, allerdings gibt es große Unterschiede in der Ausrichtung. Während Cityflitzer wie der Smart EQ oder der Renault Zoe eher für Großstädter und Pendler geschaffen sind, gibt es auch E-Autos wie der Ioniq 5, VW ID.4 oder die meisten Tesla, die eher für die Langstrecke geeignet sind.

Steckdose, Wallbox, Ladesäule – wie E-Autos geladen werden

Zwar kann mit den meisten Elektroautos an einer Haushaltssteckdose Wechselstrom (AC, 2,3 kW) "getankt" und im Fahrzeug von einem Stromwandler zu Gleichstrom (DC) geformt werden.
Deutlich schneller und praktikabler ist jedoch das Laden von Gleichstrom an einer Wallbox (lesen Sie hier alles Wissenswerte, inklusive Wallbox-Test). Mit einer Wallbox ist eine Ladeleistung von 11 oder gar 22 kW (400 Volt, 32 Ampere) üblich, das Laden geht also deutlich schneller.
So funktioniert ein E-Auto
Eine Wallbox erleichtert und beschleunigt das Aufladen des Elektroautos zu Hause entscheidend.
An öffentlichen Ladesäulen mit Wechselstrom können es auch 43 kW (400 Volt, 63 Ampere) sein. Noch schneller geht es an Schnellladesäulen (ab 50 kW) oder gar HPC-Ladern (High Power Charger; bis zu 350 kW), die mit Gleichstrom (DC) und gekühlten Kabeln arbeiten. Allerdings muss auch die Ladeleistung des Autos dafür ausgelegt sein.
Angeschlossen wird ein Stecker (in Europa meist ein dreiphasiger Typ-2-Stecker; beim Schnellladen CCS), der Strom fließt durch ein Mode-3-Kabel zum Ladeanschluss an der Außenseite des Fahrzeugs. Mit einem bidirektionalen Ladeanschluss ist auch die Rückführung der im Auto gespeicherten Energie in den Haushalt (Vehicle-to-Grid/V2G oder Vehicle-to-Home/V2H) möglich.
Dank der Rekuperation (Rückgewinnung der Bremsenergie) können die meisten E-Autos ihren Akku während der Fahrt zumindest teilweise wieder aufladen. Diese Eigenschaft erhöht den Wirkungsgrad der Antriebsart. Denn anders als beim Verbrenner, wo die Bewegungsenergie beim Bremsen als nutzlose Abwärme in die Umgebung abgegeben wird, wird ein Teil davon bei elektrischen oder teilelektrischen Fahrzeugen im Akku gespeichert.

Energiespeicher  – der Akku im Elektroauto

Der Akku ist quasi der Tank des Elektroautos – und die teuerste Komponente seines Antriebs. Ein ausgeklügeltes Management sorgt für die richtige Temperatur und gleicht Spannungsschwankungen aus. Meist handelt es sich um einen Lithium-Ionen-Akku, da diese Materialmischung am schnellsten, am häufigsten (Stichwort Zyklenfestigkeit) und mit dem größten Volumen aufladbar ist.
Der Akku eines E-Autos besteht aus einzelnen Modulen (je mehr, desto höher die Reichweite des Autos), die einzeln ausgetauscht werden können und sich wiederum aus vielen Batteriezellen zusammensetzen. Moderne Systeme setzen auf sogenannte "Pouch-Zellen", die von ihrer Bauart her Handy-Akkus ähneln.
Daneben gibt es noch die prismatische und die zylindrische Bauweise. Zusätzlich zu dieser sogenannten Hochvoltbatterie gibt es noch eine Niedervoltbatterie, die die Bordelektronik (Radio, Heizung etc.) versorgt. (Wie ein Akku aufgebaut ist, erfahren Sie hier.)
Die Hoffnung vieler E-Auto-Interessenten liegt zudem auf Erfindungen wie dem Natrium-Ionen-Akku, der Graphen-Aluminium-Ionen-Batterie oder dem Feststoff-Akku. Auch der Akkuwechsel in wenigen Minuten wird inzwischen von chinesischen Herstellern wie Nio angeboten.

Die Leistungselektronik im Elektroauto

Die Leistungselektronik ist das "Gehirn" des E-Antriebs. Sie erzeugt aus dem in der Batterie gespeicherten Gleichstrom genau den Wechselstrom, der für die aktuelle Fahrsituation benötigt wird.
Elektromotor Audi Q7 e-tron
Gehäuse, Stator, Rotor (v. l.): Mit diesen Komponenten werden Magnetfelder in Bewegung umgewandelt.
Mithilfe intelligenter Frequenz- und Amplitudensteuerung (Begrenzung der Spannung) regelt der Wechselrichter die Leistung der E-Maschine. Während die Frequenz des Wechselstroms die Geschwindigkeit des Autos regelt, ist die Amplitude am Ende für die Leistung verantwortlich.

Der Motor des E-Autos

Der Motor eines E-Autos ist eine im Vergleich zum Verbrenner sehr simple Maschine. Im Elektromotor werden wechselnde Magnetfelder in Bewegung umgewandelt. Genauer gesagt, verändern fest integrierte Statoren (Magnet 1) durch die Energie aus dem Akku ständig ihre Pole.
Der in der Mitte oder im Stator sitzende Rotor (Magnet 2) wird dadurch wechselseitig angezogen und abgestoßen, gerät in eine Drehbewegung und sorgt schließlich dafür, dass sich die Räder in Gang setzen.

Kraftübertragung und Verschleiß beim E-Auto

Der Elektromotor hat neben einem fehlenden CO2-Ausstoß im Betrieb viele weitere Vorzüge. Anders als Verbrenner arbeiten E-Motoren reibungs- und verschleißarm, energieeffizient, vibrationsfrei und nahezu geräuschlos.
Während Verbrennungsmotoren ihre Zugkraft erst bei 800 bis 1000 Umdrehungen pro Minute erreichen, liegt beim E-Motor von Beginn an das volle Drehmoment über einen großen Drehzahlbereich an.
Schaltvorgänge sind beim E-Auto nicht erforderlich, weswegen es ohne ein mehrstufiges Getriebe und ohne eine klassische Kupplung auskommt. Allerdings verfügen Hochleistungs-E-Autos (wie der Porsche Taycan) aus Effizienzgründen über zwei Fahrstufen. (Was Sie tun sollten, wenn ein E-Auto liegen bleibt, erfahren Sie hier.)