Technik erklärt

Wie ist das mit dem Getriebe bei Elektroautos?

(Bild: Stephan Schätzl)

Sieben Gänge beim Handschalter, zehn bei der Automatik – lange Zeit haben sich Autobauer bei Pkws auf immer mehr Übersetzungsstufen konzentriert. Beim Elektroauto reicht dagegen meist ein einziger Gang. So funktioniert’s.

Die Antriebstechnik von Elektroautos ist wesentlich einfacher aufgebaut als die von Autos mit Verbrennungsmotor. Ein Benzinmotor hat gut zehnmal so viele bewegliche Teile wie ein typischer Elektromotor. Letzterer kommt auf insgesamt 50 bis 100 Bauteile, der Verbrennungsmotor auf mehrere Hundert.

Ähnlich sieht es beim Getriebe aus. Bei Benzin- und Dieselmotoren kommen zum Teil hochkomplexe Mehrganggetriebe zum Einsatz, die in den vergangenen Jahrzehnten immer weiter verfeinert wurden. Besonders aufwendig sind Doppelkupplungsgetriebe und Automatikschaltungen mit 9, 10 oder gar 12 Gängen, wie es etwa Volvo bei der FH-Reihe einsetzt.

Auch Elektroautos kommen nicht ohne Getriebe aus, allerdings hat es zumeist eine unveränderliche Übersetzung. Man spricht von einem Eingang-Getriebe, das auf Schaltmechanik, Synchronringe, Schalthebel, Kupplung oder Wandler und vieles verzichten kann. Es hat also nur einen Gang.

Darum brauchen Verbrenner mehrere Gänge
Das hat seine Gründe. Klassische Otto- oder Dieselmotoren stellen einen Großteil ihrer Leistung in einem relativ kleinen Drehzahlbereich zur Verfügung. Um diesen sinnvoll und vor allem effizient nutzen zu können, ist ein Getriebe mit mehreren Gängen nötig, um das begrenzte Drehzahlband des Motors optimal zu nutzen. Anders bei Elektromotoren: Sie stellen ihre Leistung über ein wesentlich breiteres Drehzahlband zur Verfügung und entwickeln sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Drehzahlen ein hohes Drehmoment.

Theoretisch könnten E-Autos deshalb mit einer starren Verbindung zwischen Motor und Antriebswelle auskommen. In der Praxis wird aber meistens ein Eingang-Getriebe als sogenanntes Untersetzungsgetriebe genutzt, das die Motordrehzahl um einen festen Faktor, meist zwischen 1:8 und 1:10, reduziert und auf die Räder überträgt. Beispielsweise kann ein Elektromotor mit bis zu 15.000/min laufen, während die Räder typischerweise mit 1000 Umdrehungen pro Minute oder weniger rotieren.

Ford baut in Fahrzeuge wie Mustang oder Bronco eine Zehngangautomatik ein.

(Bild: Stephan Schätzl)

Dieser Getriebetyp wird in der Regel auch bei Elektrofahrzeugen mit mehreren Antriebsmotoren verwendet (z. B. ein Motor pro Achse oder ein Motor pro Rad). In diesen Fällen hat meist jeder Motor sein eigenes Eingang-Getriebe. Die Motoren arbeiten unabhängig voneinander und treiben die jeweilige Achse bzw. die Räder direkt an. Auf eine mechanische Verbindung zwischen den Motoren wird verzichtet, die Synchronisation erfolgt über die Fahrzeugsoftware (Torque Vectoring).

Dabei spielt es keine Rolle, aus wie vielen Motoren der E-Antrieb besteht: Wie bei einem Automatikgetriebe muss der Fahrer nach dem Aktivieren des Antriebssystems lediglich auf „D“ (für Drive) schalten und das Beschleunigungspedal betätigen.

Getriebe unterstützt Rekuperation
Das Getriebe im Elektroauto hat noch eine weitere wichtige Funktion: Es unterstützt auch die Rekuperation, bei der der Elektromotor als Generator arbeitet. Beim Bremsen wird Energie in die Batterie zurückgespeist. Das Getriebe sorgt dafür, dass der Motor auch bei der Rekuperation im optimalen Bereich arbeitet.

Ein Gang genügt, um mit einem Elektroauto flott losflitzen zu können. Ein Gang reicht auch, um mit einem Stromer auf der Autobahn mit höherer Geschwindigkeit zu fahren. Viele E-Fahrzeuge werden allerdings mit moderatem Tempo über die Autobahn bewegt. Denn der Stromverbrauch steigt vor allem durch den Luftwiderstand überproportional an, was bei Geschwiindigkeiten über 130, 140 km/h besonders spürbar wird.

Zweiganggetriebe bei E-Autos
Einige Hersteller versuchen diesem Problem mit einem Zweigang-Getriebe zu begegnen. Porsche baut es beispielsweise in den Taycan ein, Mercedes wird 2025 den neuen elektrischen CLA ebenfalls mit einem Zweigang-Getriebe ausstatten. Dieses wird dann sogar über eine Lamellen- und Klauen-Kupplung sowie zwei Planetensätze verfügen. Der erste Gang mit einer kurzen Übersetzung von 11:1 ermöglicht eine flotte Beschleunigung aus dem Stand und sorgt für hohe Effizienz im Stadtverkehr. Der zweite Gang (Übersetzung 5:1) ist dagegen auf gute Leistungsentfaltung bei hohem Tempo und hohe Effizienz bei Reisetempo ausgelegt. Immerhin 210 km/h soll der CLA im zweiten Gang erreichen.

Das Einsparpotenzial von Zweigang-Getrieben liegt allerdings im einstelligen Prozentbereich. Dem stehen höhere Kosten für das aufwendigere Getriebe gegenüber. Um die derzeit noch vergleichsweise teuren E-Autos nicht noch teurer zu machen, bleiben die meisten Hersteller bei der einfacheren Lösung mit nur einem Gang. Gerade beim Porsche Taycan hat das Zweiganggetriebe aber noch einen weiteren Vorteil: Mit nur einer Übersetzung würde der Elektrosportwagen aus Zuffenhausen keine 260 km/h erreichen.