Hvordan fungerer en elmotor?

Hvad angår ydelse og drejningsmoment, er disse motortyper helt forskellige. I en forbrændingsmotor øges ydelsen og drejningsmomentet i takt med omdrejningstallet, indtil de når det maksimale niveau. I en elmotor er det maksimale drejningsmoment til rådighed næsten fra 0 omdr./min., og det falder, når motoren når sit maksimale omdrejningstal. Det betyder i praksis, at en elmotor har størst fremdrift fra start og derfor er relativt mere dynamisk. Desuden betyder en elmotors meget store omdrejningstalområde, at den ikke har brug for en flertrins gearkasse med en kobling. Derfor er de fleste elbiler udstyret med en 1-trins gearkasse – eller reduktionsgear, som dækker hele omdrejningstalområdet fra start til tophastighed.

Princippet med energiomdannelse til mekanisk bevægelse er helt anderledes. Mens en forbrændingsmotor anvender ”termodynamik” til at forbrænde brændstof, sker omdannelsen i en elmotor ved hjælp af den elektromagnetiske kraft, der genereres, når strøm passerer gennem et magnetfelt. En forbrændingsmotor har en krumtapmekanisme (cylindre, stempler, ventiler, krumtapaksel etc.), mens hjertet i en elmotor kun består af en stator og en rotor, der driver bilerne frem. Desuden kan en elmotor fungere som en generator, der kan føre energien tilbage til batteriet og dermed oplade det, når du bremser eller decelererer.

Det er ikke lige så nemt at beregne ydelsen for en elbil som for en konventionel bil. I en elbil er den samlede ydelse ikke kun baseret på motorens ydelse, men også af batteriets effekt. Da den værdi altid afgøres af hele drivsystemet, kan ydelsen endda tilpasses, så fx det tekniske grundlag er det samme for en række versioner med forskellig ydelse, og bilens maksimale ydelse afhænger alene af, hvordan den kombineres med batterier af forskellig størrelse.

I elbiler måles energiforbruget i kilowatttimer pr. 100 km (kWh/100 km). I instrumentenheden kan du ligesom i en konventionel bil se informationer om både det aktuelle og det gennemsnitlige forbrug. Desuden vises den mængde regenereret energi, som er sendt tilbage til batterierne.

Da den primære, og faktisk også den eneste, bevægelige del i en elmotor er rotoren, er servicebehovet minimalt i forhold til en forbrændingsmotor. Der er ikke brug for olieskift eller udskiftning af brændstoffilter og luftfilter. Elmotorerne kører med høje omdrejningstal, så de skal være godt konstrueret (især lejerne), men generelt kræver elmotorer mindre vedligeholdelse end konventionelle motorer.

I princippet kan elmotoren monteres på enten for- eller bagakslen. Men generelt er det bedst for en elbil at have baghjulstræk, fordi elmotoren så bedre og mere effektivt kan overføre sit kraftfulde drejningsmoment til vejen. Komplet elektrisk firehjulstræk kan nemt monteres blot ved at montere en ekstra elmotor på forakslen.

Ja. I konstruktionen af en komplet eldrevet bil er det givet, at der ikke skal være andre typer drivmotorer i bilen, så man derfor ikke skal tage hensyn til det. Derfor kan motoren tilpasses optimalt til det ønskede niveau af drejningsmoment, ydelse, omdrejningstal og udstyr. I biler med hybridmotor skal der omvendt også tages hensyn til forbrændingsmotorens egenskaber i kombination med elmotoren med fokus på mulighederne for mekaniske forbindelser, driftstemperaturer, omdrejningstal og ydelse. Drivlinjesystemet er også mere komplekst. Bilen skal kunne køre kun på strøm, med forbrændingsmotor eller begge dele – og altid med minimalt energiforbrug.

På samme måde som der er udviklet forskellige typer af forbrændingsmotorer, findes der også flere muligheder og varianter, når det gælder elmotorer. Typen afhænger af de egenskaber, som bilen skal have. Lidt mere detaljeret fortalt er trefasede synkronmotorer – ofte med permanente magneter – de mest almindelige sammen med asynkrone motorer eller tilsvarende varianter. En integreret del af disse motorer er normalt en drivlinjeelektronikenhed, som enten kan integreres direkte i motoren eller monteres separat koblet sammen med motoren via tre kraftige faseledere.

De første forsøg på at bygge en elbil fandt sted i 1835 (48 år før den første benzinmotor blev bygget), og det skete – uafhængigt af hinanden – i Italien og Holland. Personer som Ferdinand Porsche og den tjekkiske opfinder František Křižík arbejdede på at konstruere elbiler ved indgangen til det 20. århundrede (Křižík præsenterede endda en LAURIN & KLEMENT-bil på det tidspunkt). I år 1900 kørte der flere biler med elmotor end med forbrændingsmotor i USA, og den første bil, som kom over 100 km/h, var eldrevet. Men disse biler var udstyret med tunge blybatterier og havde en kort rækkevidde. Med indførelsen af serieproduktion og udbredt anvendelse af forbrændingsmotorer med en mere passende rækkevidde, blev elbilerne kørt ud på et sidespor i mange år.

Det moderne boom inden for eMobility skyldes ikke kun behovet for at nedbringe de lokale udstødningsgasser og CO2-emissioner, men også den hurtige udvikling og tilgængeligheden af nye teknologier. Moderne litiumbaserede batterier er meget bedre til at lagre og levere den nødvendige mængde strøm. De har deres egen elektronikstyring, de kommunikerer med hele bilens system, og udviklingen af dem går stærkt. Således kan nutidens halvlederkomponenter overføre meget større mængder strøm med et minimalt tab, så de kan bruges til at styre og regulere kraftfulde elmotorer på en effektiv måde. Den øgede tilgængelighed af grøn energi fra bæredygtige energikilder og planerne om at udvide infrastrukturen for ladestationer har også spillet en rolle i den seneste tids fremgang for eMobility.