3  Hochvoltkomponenten eines E-Fahrzeugs

Unter einem Elektrofahrzeug versteht man ein Fahrzeug, das rein elektrisch uebersicht_hv_komponentenangetrieben wird – der Verbrennungsmotor fehlt also komplett. Hierfür ist eine Hochspannungsbatterie notwendig, um die fließenden Ströme bei den abgenommenen Leistungen in verträglichem Rahmen zu halten. Geladen wird die HV-Batterie über die Steckdose.

Die Reichweite der Elektrofahrzeuge ist im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wesentlich kleiner. Allerdings kann auch bei Elektrofahrzeugen die Reichweite durch rekuperatives Bremsen erweitert werden. Alle Hochvoltfahrzeuge, die zurzeit serienmäßig hergestellt oder entwickelt werden, verfügen über vergleichbare Komponenten.

 

 

3.1 HV-Batterie

Bei Hochvoltfahrzeugen kommen je nach Hersteller und Modell unterschiedliche Batterietypen zur Anwendung.Batterie01 Beim Mitsubishi i-MiEV kommt eine Li-Ionen-Batterie (Akkumulator) zum Einsatz, in der 88 Einzelzellen enthalten sind. Mehrere Einzelzellen werden wiederum zu einem Modul zusammengefasst. Alle Module werden in Reihe geschaltet und gesondert auf Temperatur, Stromfluss und Fehlerstrom von der CMU (Cell Monitoring Unit) überwacht. Dabei erzeugt jede Zelle eine Spannung von ca. 4 V. Insgesamt liegen an der geladenen Hochvoltbatterie 365 Volt Spannung an. Der Energiespeicher (Kapazität) umfasst 16 kWh.

Der E-Motor ersetzt den konventionellen Verbrennungsmotor und übernimmt dessen Antriebsaufgabe.

 

 

3.2 E-Motor/Generator-I

In den bisherigen Hochvoltfahrzeugen werden in der Regel Drehfeld-Maschinen eingesetzt. Diese können sowohl als Motor als auch als Generator genutzt werden. Man spricht daher von „Motorgeneratoren“ (MG). Damit die Drehfeld-Maschine im Kraftfahrzeug als Motor mit verschiedenen Drehzahlen genutzt werden kann, muss die Frequenz der dreiphasigen Wechselspannung im Inverter stufenlos verändert werden können. Drehfeld-Maschinen haben gegenüber Verbrennungsmotoren den Vorteil, dass sie bereits bei sehr geringer Drehzahl ihr maximales Drehmoment erreichen, was sich gerade beim Anfahren sehr positiv auswirkt.

 

Drehmomentverlauf

 


3.3 E-Motor/Generator II

Im Mitsubishi i-MiEV arbeitet ein 3-Phasen-Permanentmagnet-Motor mit einer Leistung von maximal 49 kW und einem Motormoment von180Nm.
3.4 DC-DC Wandler
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Der DC/DC-Wandler transformiert die von der HV-Batterie zur Verfügung gestellte Gleichspannung von 360 V in 12V-Bordnetzspannung.
Durch den DC/DC-Wandler können viele 12V-Komponenten ohne Änderungen von dem konventionellen Grundfahrzeug übernommen werden.
Während des Fahrzeugbetriebes und beim Laden über das Versorgungsnetz wird bei den bisherigen Elektrofahrzeugen über dieses Bauteil die 12V-Batterie geladen wie auch gestützt.

3.5 Inverter / Motor Control Unit (MCU)

Das im Automobilbau in der Regel als Inverter (MCU - Motor Control Unit) bezeichnete Bauteil wird auch als Wechselrichter, Resonanzwandler, Phasenwandler oder Umformer bezeichnet. Der Inverter ist neben der Drehfeld-Maschine ein wesentliches Bauteil des Drehstromantriebs. Die Leistungselektronik (Inverter) ist hier direkt mit dem E-Motor gekoppelt und wandelt die von der HV-Batterie zur Verfügung gestellte Gleichspannung in die vom E-Motor benötigte Wechselspannung. Im Inverter wird die Gleichspannung (DC) der HV-Batterie so auf die Phasenanschlüsse des Antriebsmotors verteilt, dass ein dreiphasiges Drehspannungssystem entsteht.Umwandlung DC/3-Phasen-AC

Der Inverter ist über die Art der dreiphasigen Spannung in der Lage, den Synchronmotor zu steuern.
Über die Spannungshöhe kann das Drehmoment beeinflusst werden (Kraft), über die Frequenz wird die Drehzahl beeinflusst.

Sofern die Drehfeld-Maschine als Generator genutzt wird, wird die von der Maschine erzeugte Drehspannung (Dreiphasige Wechselspannung – AC) auf die zum Aufladen der HV-Batterie benötigte Gleichspannung (DC) umgewandelt.