Die weltweite Nachfrage nach Elektrofahrzeugen (EVs) ist in letzter Zeit erheblich gestiegen. Die Gründe für die fortschreitende Verbreitung von Elektrofahrzeugen hängen mit der gemeinsamen Entscheidung von staatlichen Institutionen und Automobilherstellern zusammen, die Produktion von Verbrennungsfahrzeugen innerhalb weniger Jahre auf Elektro- und Hybridfahrzeuge umzustellen. Technologische Fortschritte wie die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterietechnologie, die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit hocheffizienter Wechselrichter für den Antriebsstrang sowie die Entwicklungen bei Elektromotoren und Motorsteuerung haben es möglich gemacht, die EV-Technologie zugänglich zu machen und die Reichweitenangst der Nutzer zu verringern. Die mit Elektromotoren und Batterien erzielten technologischen Ergebnisse erforderten die Entwicklung von Leistungsumwandlungssystemen und Motorsteuerungstechniken, die in der Lage sind, die Effizienz und Zuverlässigkeit zu maximieren. Heute sind all diese Funktionen in der Motor Controller Unit (MCU) oder dem Traktionsumrichter integriert.
Das Antriebssystem eines Elektrofahrzeugs besteht aus nur zwei Komponenten: dem Motor und der Motorsteuerung. Vergleicht man dies mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor, der einen Vergaser, eine Ölpumpe, einen Anlasser, ein Auspuffsystem usw. benötigt, liegen die Vorteile klar auf der Hand.
Die ersten Elektroautos verwendeten Gleichstrommotoren, vor allem wegen der kostengünstigen Motor-/Regler-Kombination. Doch mit dem Aufkommen besserer und preiswerterer Elektronik werden in den neuesten E-Fahrzeugen immer häufiger Wechselstrommotoren und -steuerungen eingesetzt, um deren höhere Effizienz und geringere Masse zu nutzen. Ganz zu schweigen vom geringeren Wartungsaufwand. Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass ein Wechselstrommotor ewig halten kann, oder zumindest annähernd.
Viele moderne Steuersysteme regeln Geschwindigkeit und Beschleunigung durch ein elektronisches Verfahren namens Pulsweitenmodulation (PWM). Dabei werden einfache Schaltgeräte wie silikongesteuerte Gleichrichter eingesetzt, um die Stromversorgung des Motors augenblicklich ein- und auszuschalten. Die Logik diktiert, dass eine hohe Leistung (Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung) erreicht wird, wenn die Intervalle kurz sind – nämlich wenn der Strom ausgeschaltet ist -, während niedrigere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen aus längeren Intervallen resultieren.
Technologien wie die PWM-Vektorsteuerung werden immer häufiger eingesetzt. Der Hauptvorteil der Vektorsteuerung besteht darin, dass ein Wechselstrommotor wie ein herkömmlicher fremderregter Gleichstrommotor funktioniert, mit unabhängiger Steuerung von Drehmoment und Fluss. Der Hauptunterschied – und Vorteil – besteht jedoch darin, dass die Bürsten und der Kommutator eines Gleichstrommotors bei einem Asynchronmotor nicht vorhanden sind, was den Herstellern von Elektrofahrzeugen die Möglichkeit bietet, eine kompaktere, leichtere, zuverlässigere und effizientere Antriebseinheit zu spezifizieren.
Es gibt fast keine Verschleißteile außer den Kugellagern, die in der Regel extrem langlebig sind. Darüber hinaus ist das regenerative Bremsen ein willkommenes (und kostenloses) Nebenprodukt. Beim regenerativen Bremsen wird der Motor als Generator verwendet, um die Batterien aufzuladen, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Bei diesem Vorgang wird ein Teil der kinetischen Energie, die normalerweise von den Bremsen absorbiert und in Wärme umgewandelt wird, vom Motor/Steuergerät in Strom umgewandelt und zum Aufladen der Batterien verwendet.
Das Ergebnis ist eine größere Reichweite des Fahrzeugs, in der Regel um 5-10 %, ganz zu schweigen vom geringeren Bremsenverschleiß und den geringeren Wartungskosten.
